我國已建和在建核電廠大多位于堅實且穩(wěn)定的沿?;鶐r場地,隨著核電工程建設(shè),沿?;鶐r場地逐漸成為稀缺資源,核電廠選址不可避免要面臨非基巖場地,海外核電項目同樣面臨此類問題。地震是影響核電工程安全的主要外部威脅,探究非基巖場地上核工程結(jié)構(gòu)的地震安全問題已是必須要解決的問題。目前國內(nèi)外對于非基巖場地對核島結(jié)構(gòu)地震安全性影響的認識尚不充分,尤其是復(fù)雜非基巖場地,亟需開展非基巖場核島結(jié)構(gòu)地震安全評估研究,為核電工程選址和建設(shè)提供依據(jù)。
中國地震局地球物理研究所研究團隊針對建設(shè)于非基巖場地上的核電工程所面臨的試驗?zāi)P驮O(shè)計、場地影響考慮、土結(jié)相互作用特征分析、地震動輸入確定等一系列問題開展科研攻關(guān),致力于解決制約非基巖場地核電工程建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)問題。
一是設(shè)計研發(fā)了大型三維層狀剪切模型箱,使大型振動臺試驗中土體—結(jié)構(gòu)模型體系能充分展現(xiàn)三維地震反應(yīng)特征,基于振動臺試驗和數(shù)值模擬運用“譜比法”進行評定和量化了三維層狀剪切模型箱的邊界模擬效果,為非基巖場地核電廠結(jié)構(gòu)耦合體系動力反應(yīng)試驗提供良好的試驗條件。二是開展了在不同強度地震動激勵作用下非基巖場地—核電廠結(jié)構(gòu)體系地震反應(yīng)的大型振動臺模型試驗,進行了不同特性的地震動條件下非基巖場地核電廠結(jié)構(gòu)耦合體系的三維地震反應(yīng)特征分析,在模型場地和模型結(jié)構(gòu)一致而輸入地震動特性不同的條件下,對耦合體系進行動力反應(yīng)分析,研究加速度反應(yīng)譜特征及其與輸入的地震動參數(shù)及結(jié)構(gòu)特性之間的關(guān)系。三是采用頻域分析方法分析非基巖場地中的不同土層類型對某核電廠結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的影響,在非基巖場地上核電廠選址時,應(yīng)特別關(guān)注其對核電廠結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的不利影響,為實際核電工程選址及結(jié)構(gòu)抗震能力評估提供合理的地震動輸入。四是由于有土層的存在,考慮場地條件的影響地震動的特性會有相應(yīng)的改變,在實際地震過程中,由于土體是非線性的,系統(tǒng)自振特性是隨時變化的。在輸入震動能量中的頻率成分與等效線性化場地模型的某階自振頻率一致時,此頻率成分會被顯著放大。研究成果可為非基巖(II 類、III 類)場地上核電廠的選址、可行性研究、抗震設(shè)計、抗震裕度評價等提供技術(shù)支持,為合理確定較復(fù)雜場地的地震動參數(shù)提供了依據(jù)。