1、,武汉市都市发展区城市用地抗震适宜性分区研究,武汉市勘测设计研究院 官善友、王甫强二一年八月,目 录,项目背景,1,地震地质环境条件,2,地震破坏效应评估及抗震地段划分,4,主要成果和结论,6,抗震防灾类型分区,3,抗震适宜性分区及评价,5,8,一、项目背景,一、项目背景,随着武汉市社会经济的迅速发展，城市规模不断扩大，交通基础设施、产业结构等均发生了重大变化；2000年以来，我国颁布并开始实施一系列新的建筑规范和抗震规范，这些新规范比相应的旧规范有较大变化，特别是“5.12”汶川特大地震后，国家及时修订和颁布了新版建筑工程抗震设计规范，抗震设防的要求和技术水平较以前有了明显的提高；城市抗震防
2、灾规划管理规定（建设部第117号令）、城市抗震防灾规划标准（GB50413-2007）的颁布实施，对抗震防灾规划均提出明确的要求。武汉市是中国特大城市之一，为国内重要的交通枢纽和工业基地、中部科教中心，1989年编制的武汉市城区抗震防灾规划已不适应新形势的需要，需按照新的要求修编。城市用地抗震适宜性研究成果是城市抗震防灾规划编制的基础。,一、项目背景,武汉市城市总体规划分为市域、城镇地区和主城三个层次1，都市发展区包括主城规划范围和主城规划范围以外的重点城镇，规划区面积1044.72km2。武汉市都市发展区地处江汉平原与鄂东南丘陵、山地的交接地带，具有明显的丘陵平原的地形特点，分为剥蚀丘陵、剥
3、蚀堆积平原及堆积平原三种基本地貌类型。本研究以规划区岩土信息系统为基础，适量补充钻探，完成了地震地质、工程地质、用地抗震等系列图件，包括钻孔分布图、软土分布及等厚度图、砂土顶板埋深等厚度图、覆盖层等厚度图、地震工程地质图、场地抗震防灾类型分区图、用地抗震适宜性分区图等。,二、地震地质环境条件,二、地震地质环境条件,武汉大地构造跨及扬子准地台和秦岭褶皱系两个一级构造单元2。以襄樊广济深大断裂为界，中南部隶属扬子准地台的四级构造单元武汉台褶束，北部为秦岭褶皱系之四级构造单元新洲凹陷之南缘。区内断层较发育，主要为四组不同方向（北西西或近东西、北西、北北东、北东向）及不同性质（主要为逆断层、正断层、平
4、推断层）和不同规模的断层，其中北西西向或近东西向、北西向断层较为发育。挽近期主要表现为和缓振荡式及以掀斜为主的构造运动，在第三系、第四系（全新统除外）均产生了新断层。这些断裂第四系均有过不同程度的活动，时代限于早、中更新世，全新世以来没有明显活动迹象。,（一）地震环境条件,二、地震地质环境条件,规划区近场区主要断层及其活动性表,（一）地震环境条件,三、区域地震环境和近场地震环境评价,近场区地震构造图,二、地震地质环境条件,1、地层岩性规划区分布古生界至新生界地层。古生界地层地表出露较少，多隐伏于新生界地层之下。新生界上第三系地层地表未见出露，埋于第四系松散堆积物之下。松散堆积物分布广泛，约占规
5、划区总面积的2/3。此外，规划区北部和南部还零星分布有大别期、扬子期、燕山期的侵入岩和产于白垩下第三系东湖群地层中的喷出岩。第四纪以来，武汉地区地壳运动处于沉降时期，因此大面积覆盖了第四纪地层。下更新统为洪冲积的砂砾石、黏性土；中更新统为洪冲积黏性土；上更新统为洪冲积砂砾石、粗砂、粉细砂、黏性土；全新统下部为冲积砂砾石、粗砂、粉细砂，上部为一套湖积冲积堆积形成的粉土、粉质黏土、黏土、淤泥质土、淤泥。,（二）地质环境条件,二、地震地质环境条件,2、地下水规划区被长江、汉江分割，形成三个大的相对独立的水文地质单元，各单元发育的地层岩性有所不同，相应形成不同的地下水赋存空间。根据地下水的赋存状况，将
6、规划区地下水分为四种类型、八个含水岩组。,（二）地质环境条件,二、地震地质环境条件,3、环境地质问题 影响规划区场地抗震性能的环境地质问题主要有岩溶及其引发的岩溶地面塌陷地质灾害，软土环境地质问题，砂土液化等。（1） 岩溶及岩溶地面塌陷武汉市都市发展区分布有近东西向条带状隐伏碳酸盐岩（石炭系上统黄龙组灰岩、二叠系下统栖霞组灰岩和三叠系下统大冶组灰岩），且多呈紧闭型褶皱，厚度均不大。岩溶较发育的地层以栖霞组中厚层灰岩为主，其次为黄龙组和大冶组灰岩。岩溶发育的深度从基岩面直至-100m以内，最深者达-127.5m；其间可划分为35个溶洞层，每层溶洞高度0.510.0m不等；局部岩溶连通性较好，特别
7、是碳酸盐岩和碎屑岩的不整合接触部位。当碳酸盐岩上覆第四系松散砂土，且碳酸盐岩与土层接触面附近地下水动力条件发生改变时，易造成岩溶地面塌陷。规划区内已发生12起岩溶地面塌陷地质灾害，且大部分集中在沿长江一带。,（二）地质环境条件,二、地震地质环境条件,3、环境地质问题 （2）软土环境地质问题规划区一级阶地广泛分布淤泥质土、淤泥等软土，厚度1.518.5m，局部厚达35.0m左右；二、三级阶地坳沟区分布有厚度1.015.0m的软土。软土具有高含水量、低强度、高压缩性、流变性、触变性等特点，在地下工程建设过程中易引发基坑失稳、滑移或坑底剪切隆起；当大幅度降低地下水水位，或基坑止水不当、造成浅部水土流
8、失，易引发局部地面沉降；在强地震时，易产生软土震陷等。,（二）地质环境条件,二、地震地质环境条件,（二）地质环境条件,二、地震地质环境条件,3、环境地质问题 （3）砂土液化在7度及以上地震作用下，规划区武昌青山蒋家墩至任家路沿江一带、巡司河至白沙洲沿江一带、中南轧钢厂至腰路堤沿江一带等地区饱和粉土、粉砂层属于液化土层，液化指数一般大于15。,（二）地质环境条件,二、地震地质环境条件,3、环境地质问题 （4）其它地质灾害主要为滑坡、崩塌，分布于新洲、黄陂、江夏、蔡甸、洪山、汉阳等区内采石场、山丘等地形起伏、高差较大地段，在地质构造、降雨、风化等自然因素及切坡建房、开山采石等人为因素作用下产生，灾
9、害规模较小。,（二）地质环境条件,三、抗震防灾类型分区,三、抗震防灾类型分区,本专题研究采用了规划区范围内2865个钻孔，其中599个为实测剪切波速钻孔。对于未实测剪切波速钻孔，根据实测剪切波速资料，建立土层剪切波速与静力触探Ps值、标准贯入试验N值的相关公式，计算土层剪切波速和场地等效剪切波速。根据规划区内覆盖层厚度，分别确定各个钻孔所在场地的类别，按照下表所列原则进行抗震防灾类型分区。,二、地震地质环境条件,（三）抗震防灾类型分区,三、抗震防灾类型分区,城市用地抗震防灾类型分区,二、地震地质环境条件,（三）抗震防灾类型分区,四、地震破坏效应评估及抗震地段划分,四、地震破坏效应评估及抗震地段
10、划分,城市用地地震破坏及不利地形影响评估主要包括对场地液化、地表断错、地质滑坡、崩塌、震陷及不利地形等影响的估计，划定不利和潜在危险地段。武汉市属于抗震设防烈度6度地区，按照抗震防灾规划的要求，应按提高1度评价大震和中震两个水准下的破坏效应。,四、地震破坏效应评估及抗震地段划分,1、液化判别目前砂土液化机理大致可归纳为循环活动性、流滑和砂沸3种类型，砂土液化判别方法主要有Seed简化分析法、经验分析法、概率统计分析法、室内试验分析法、土层反映分析法等3。最成熟、应用最多的判别方法还是现行国家建筑抗震设计规范列入的经验分析法。按照建筑抗震设计规范列入的液化判别方法，本专题研究对近1000个标准贯
11、入试验孔按照7度地震烈度进行了初判、液化判别和地基液化等级划分，仅有136个钻孔有液化现象，且大多为轻微液化等级，这些钻孔多数分布在长江两岸的一级阶地。将液化钻孔比较集中的区域划分为轻微液化区。在巨震条件下，对7度地震条件下有液化可能的钻孔，按8度进行砂土液化判别。计算结果表明，当考虑巨震时，规划区内钻孔液化指数均有不同程度的提高，但无严重液化等级。,（一）地震破坏效应评估,四、地震破坏效应评估及抗震地段划分,2、软土震陷评估软土震陷是指在地震作用下，软弱土层塑性区的扩大或强度的降低而使建筑物或地面产生附加下沉。软土震陷评估方法分为定性、半定量和定量三种方法。岩土工程勘察规范（GB50021-
12、2001）条文说明列入的评估方法为代表性的定性评估方法，主要根据唐山地震经验提出软土震陷临界承载力和剪切波速（见表4）。由于软土震陷机理复杂、难以定量预测，软土地区工程地质勘察规范（建标199279号）半定量给出了震陷量（表5）。软土震陷定量评估方法主要有：分层总和法4、应力锥简化计算方法5、软化模型法、应力路线简化计算法6等，但均不十分成熟，实际应用不多。,（一）地震破坏效应评估,四、地震破坏效应评估及抗震地段划分,2、软土震陷评估根据规划区软土的厚度、埋藏条件，承载力和剪切波速，采用定性评估和半定量评估相结合的方法，评估规划区软土震陷的可能性，在大震（7度）时发生软土震陷的可能性小，在巨震
13、（8度）时应考虑软土震陷的影响。,（一）地震破坏效应评估,四、地震破坏效应评估及抗震地段划分,3、地表断错强震地面断裂可能造成严重破坏和损失。“5.12”汶川特大地震的发震断裂从北川县城穿过，地震时北川县城烈度大于等于10度，发震断裂上盘逆冲，造成地表断错最大近3m，给北川县城造成了毁灭性破坏，使其成为“5.12”地震中受损最为严重的县城7。关于强震地面断裂对土地抗震适宜性的影响，文献8提出了概率评估的方法，并将抗震适宜性分为三级。规划区内主要断裂（表1）虽然早、中更新世以前活动过，但全新世以来没有明显活动迹象，可能造成强震地面断裂的概率水平极低，对地面结构具有错断破坏效应的可能性很小。此外，
14、根据建筑抗震设计规范规定，当抗震设防烈度小于8度时，可忽略发震断裂错动对地面建筑的影响；武汉市抗震设防烈度为6度，因此，规划区内建设工程一般可以不考虑断裂破坏影响。,（一）地震破坏效应评估,四、地震破坏效应评估及抗震地段划分,4、地震次生地质灾害“5.12”汶川地震引发了15000多处滑坡、崩塌、泥石流，地质灾害隐患点达10000多处9，以崩塌增加最为显著，反映出地震对山区高陡斜坡的影响差异性非常大，在山顶上的放大作用非常显著。现场灾损调查表明，“5.12”特大地震引发的崩塌、滑坡地质灾害对北川县城造成的破坏，从人员伤亡的角度来分析，其威害和破坏力超过地震灾害10。规划区内主要地质灾害为岩溶地
15、面塌陷，部分地区分布规模较小的滑坡、崩塌灾害点。地震产生的地表水平加速度是引发崩塌、滑坡的主要原因，地震震动则是诱发岩溶地面塌陷的因素之一。强震引发规划区内岩溶地面塌陷、崩塌、滑坡的可能性很大，非地震时崩塌、滑坡的多发地段，可能也是未来强震崩塌、滑坡的多发地段。,（一）地震破坏效应评估,震前北川县城,震后北川县城,四、地震破坏效应评估及抗震地段划分,在城市用地抗震类型分区和砂土液化、软土震陷、地表错断等场地地震破坏效应及不利地形影响评估的基础上，根据建筑抗震设计规范（GB50011-2001）（2008年版）将规划区划分为抗震有利地段、一般地段和不利地段，详见下表。,（二）抗震地段划分,四、地
16、震破坏效应评估及抗震地段划分,（二）抗震地段划分,五、抗震适宜性分区及评价,五、抗震适宜性分区及评价,在规划区场地抗震地段划分和地震动参数区划的基础上，综合考虑地震破坏效应评估、地震引发次生地质灾害的可能性、现状地质灾害分布及其危险性、场地抗震防灾类型分区等条件，将武汉市都市发展区城市用地抗震适宜性划分为适宜、较适宜、有条件适宜三个大区和五个亚区，详见下表。不同区段的工程地质、抗震性能不同，适宜的规划布局、建筑结构形式和采取的抗震措施也有差异，为武汉市都市发展区抗震防灾规划提供了基础依据。,五、抗震适宜性分区及评价,五、抗震适宜性分区及评价,城市用地抗震适宜性分区和使用要求,五、抗震适宜性分区
17、及评价,城市用地抗震适宜性分区和使用要求,五、抗震适宜性分区及评价,城市用地抗震适宜性分区和使用要求,六、主要成果和结论,六、主要成果和结论,1、本专题研究过程中，对武汉市都市发展区地震环境、工程地质、水文地质、地质灾害、防洪等资料进行了系统搜集和整理，在此基础上编制了钻孔分布图、软土分布及等厚度图、砂土顶板埋深等厚度图、覆盖层等厚度图、地震工程地质图等系列图件；2、按照现行规范并结合规划区地质条件，将武汉市都市发展区场地抗震防灾类型划分为类、1类、2类、1类、2类，这样在确定地震动参数、划分土地抗震适宜性时更合理和准确；,六、主要成果和结论,3、采用目前较成熟的评估方法，对武汉都市发展区内强震时砂土液化、软土震陷、地表错断、次生地质灾害的可能性进行了评估，并进行了场地抗震地段划分；4、综合考虑地震破坏效应评估、地震引发次生地质灾害的可能性、现状地质灾害分布及其危险性、场地抗震防灾类型分区等条件，将规划区城市用地抗震适宜性划分为适宜、较适宜、有条件适宜三个大区和五个亚区，提出了城市用地选择抗震防灾要求和对策，为武汉都市发展区抗震防灾规划提供了基础依据。,Thank You !,
