0 引 言

对于我国西南部地区的众多大型水利水电工程，由于其建设场地多位于高山峡谷地区，故地下厂房成为较多采用的厂房形式，这些地下厂房多由主厂房、主变室、尾水调压室等大跨度洞室组成庞大的洞室群系统。同时由于我国西南地区构造运动强烈，强震多发，在强震作用下，此类大跨度地下洞群有发生灾变的可能。因此研究这些大型地下洞室群在强震、特别是灾难性强震中是否能保证稳定性，以保护位于其中的发电厂房，成为重要的地震工程学科问题。

针对这一重要工程问题，目前多利用数值模拟手段，采用时程分析方法进行洞室群的地震响应分析，但设计和研究关注的重点主要在洞室群的地震响应规律上，对时程分析中的地震动输入机制研究则明显不足。

由于缺乏地震动输入机制的足够研究，目前的地下洞室群地震响应分析实践中，较多的学者或者较为随意的选取“典型”地震波，或随意截取数值模型的边界，或采用基岩面地震动时程曲线按照设计峰值加速度(PGA)直接至数值模型的底部边界上进行输入。这些都是不严谨、甚至不合理的做法(屈铁军等，1998；刘天云等，1999；陈厚群，2006；中国水利水电科学研究院，2007；崔臻等，2012)：“典型”地震波可能无法反映具体工程场地的特定地震构造条件； 直接采用基岩面地震动时程则是混淆了场地基岩地震动与数值计算中边界输入地震动的概念； 此外由于人工边界的随意截取，时程分析计算中地震波在至底部人工边界向地表传播的过程中，部分能量至侧面人工边界逸散到远域地基中(辐射阻尼效应)，会对洞室群地震响应的计算结果产生显著影响，进而导致针对同一工程体的不同抗震分析结果，由于地震动输入基础不同，导致相互之间可比性较差(陈厚群，2006；崔臻等，2013)。

地下洞室群地震动输入机制是一个跨越地震学、地质学和岩土工程学的前沿交叉课题，其内容主要包括：(1)合理选取符合工程场地地震地质条件的地震波； (2)确定场地设计地震动基准面(点)； (3)反演边界上的输入地震动参数量值(陈厚群，2006；崔臻等，2013)。本文将按照以上3个方面，以白鹤滩水电站地下洞室群为工程实例，对地下洞室群的输入机制进行初步的探讨，以期得到一些对地下洞室群抗震设计有参考意义的建议和结论。

1 地震波的合理选取

众所周知，在不同特性的地震动作用下，同一工程体将具有不同的动力失稳机制，分析结果也将具有差异。因此分析中采用地震动特性的合理性，成为对地下洞室群工程进行的地震动力稳定性数值模拟成果正确与否的基本前提。由于我国幅员辽阔，不同大地单元的地震地质结构千变万化，具有不同的地震机制，因此对于各个工程而言，应进行个性化地输入地震动选取，以保证地震动特性的合理性。

目前各行业抗震规范多采用小样本容量下的计算结果来估计地震作用效应值，如建筑抗震规范(GB-2010)规定选用不少于两组实际记录和一组人工模拟的加速度时程曲线； 水工建筑物抗震设计规范(DL5073-2000/SL203-97)规定应至少选用类似场地地震地质条件的两条实测地震加速度记录和一条以设计反应谱为目标谱的人工生成模拟地震加速度时程。

各主要规范中地震波选取的规定如上，均仅大致规定了需要选取实际地震波和人工模拟地震波。缺乏具体的选取方法和选取准则，可操作性不强。故此处在各规范的框架下，结合国内外地震工程界的一些新进展，提出了一套完整的选取方法 (图1)。

图1 本文提出的适用于工程抗震分析的地震动选取流程Fig. 1 The proposed ground motion selection process

首先明确定义：工程抗震分析中涉及的地震波分为实测地震波和人工地震波，实测地震波又细分为，与具体工程地震地质条件类似的实测地震波和地震地质条件可能不类似，但在本领域内广泛使用、可参考结果较多的实测地震波(如大坝抗震中常用的Koyna地震波，建筑抗震中常用的EI Centro波、唐山地震天津波等)。

对于类似地震地质条件的实测波和合成人工地震波，都需要参考地震危险性评价报告。地震危险性评价报告内给出的成果，主要为工程场址的地震地质条件和设计地震动参数，设计地震动参数又主要包括加速度峰值，设计/场地反应谱和持时参数。

整个流程中涉及的关键环节包括：在强震记录数据库中筛选地震记录； 对实测地震波进行反应谱修正和人工地震动合成。为了在工程研究中更高效的管理这些地震记录，研究者可能还需要在自己的计算机上建立针对某具体项目的工程强震记录数据库。下面将针对这些方面分别叙述。