地震预警PGV-Pd关系参数的距离分段特征

地震预警系统需要在破坏性的地震波到来前快速估算地震参数和地震动参数,以对可能出现的地震灾害进行预测,对重要工程、人员密集区域发布警报信息.以Pd估测PGV的方法是地震预警研究涉及的一种重要问题,该方法利用初至P波触发后前几秒的峰值位移(Pd)对最终地震动峰值速度(PGV)进行估算,以满足预警的需要.本文对2016年在日本发生的熊本地震及其前震、余震的震中距100km以内、矩震级大于4级、井下基岩PGA5cm·s~(-2)和地表PGA20cm·s~(-2)的Kik-net强地震动记录进行处理分析,用于研究以Pd估测PGV的方法.将获得的强地震动数据按震中距从0~100km平均划分为5个区段,在记录时间3~10s范围内将Pd的计算取8个时间窗,分别对每个震中距区段、每一个Pd的时间窗下的PGV-Pd数据进行线性拟合,最终提出了一套应对不同震中距对位移幅值连续追踪测定PGV的算法.对每一个震中距区段的研究表明,震中距会对PGV-Pd关系产生影响.对5次地震进行验证分析,认为基于基岩记录估测基岩PGV的准确度高于基于地表记录估测地表PGV的准确度;对震中距进行分段的PGV估测方法准确度高于不考虑震中距因子的估测方法.最后拓展了将井下基岩Pd估测井下基岩PGV这种原地地震预警方法,使其能够为异地P波预警方法服务.     

地震动峰值特征参数对土坡地震响应的规律研究

本文随机选取了100条具有不同地震动峰值特征参数的地震动记录,通过基线校正、积分等方法获取每条地震动的峰值加速度（PGA）、峰值速度（PGV）和峰值位移（PGD）三个参数,进而基于有限元数值模拟,通过对比同一个观测点不同峰值特征参数的特性与不同观测点同一峰值特征参数的特性来研究土坡的地震响应规律,分析各地震动峰值特征参数与土坡地震响应的相关性。计算结果表明:PGA,PGV和PGD与土坡地震响应都具有良好的正相关性,其相关性系数平均值分别为0.868,0.981,0.926;PGV的相关性优于PGA和PGD,而PGD的相关性要稍好于PGA。因此在关于土坡稳定性评价中,建议采用PGV作为参数指标。      

乌鲁木齐中强地震地震动特征分析

以乌鲁木齐烈度速报台网建成以来发生的乌鲁木齐M_S4.5以上中强地震强震动数据记录为依据,统计分析强震动加速度记录特征及对建筑物的影响。分析结果表明,乌鲁木齐区域地震动峰值加速度高于新疆区域土层衰减曲线;计算3个典型台站记录的5%阻尼比加速度反应谱,其周期在0.1～0.4 s范围内,高于规范设计反应谱谱值,且在周期0.4 s后迅速下降到规范设计谱值以下;同时拟合了乌鲁木齐地区PGA与PGV对数线性关系,为本区域中强地震PGA与PGV换算提供参考依据,通过PGA与PGV联合计算其仪器烈度。     

熊本MW7.0地震近场地表与井下地震动对比研究

选取日本熊本M_W7.0地震断层距小于200 km的82个近场KiK-net台站记录到的三分量记录数据进行基线校正后,获得近场地面运动水平向的峰值加速度PGA、峰值速度PGV及周期为0.2,1,2,3,5和10 s的加速度反应谱数据,并与美国NGA-West2的地震动预测模型相比较,研究熊本地震地表和井下地震动峰值及反应谱的衰减特征,通过比较KiK-net台站地表与井下记录结果,探讨浅层场地放大效应的影响。研究结果表明:① 对于井下观测结果,NGA-West2的地震动模型对PGA和短周期0.2 s的反应谱的预测值与井下观测值相比整体偏高,而PGV和较长周期地震动（如1,2和3 s的反应谱）的预测值与井下观测值较为吻合;② 地表观测记录的PGA,PGV和周期为0.2—3 s的反应谱残差整体上随v_S30对数值的增大呈线性减小的趋势,而周期为5 s和10 s的长周期部分,其场地效应的影响很小;③ 相对于井下记录,地表记录的地震动PGA,PGV和周期为0.2,1和2 s的反应谱有明显的放大,这种放大作用随浅层场地剪切波速的增大而减小;周期为3,5和10 s时长周期地震动的放大效应很小。      

2020年10月22日四川北川MS4.7地震强震动特征分析

2020年10月22日11时03分37秒四川省绵阳市北川县发生MS4.7地震,四川强震动台网与预警烈度速报台网在震区建成较密集的台站,获取了532组三分量加速度记录,有助于开展区域地震动衰减和地震动特征研究.本文对强震记录进行常规处理后计算出强震动记录的相关参数,利用克里金插值方法得到地震动峰值加速度PGA和峰值速度PGV的空间分布图,长轴呈北西—南东方向.分析强震动记录PGA、PGV随距离的衰减规律,与常用衰减关系预测值进行对比,此次地震PGA的衰减特性与俞言祥和汪素云(2006)提出的中国西部地区水平向基岩加速度衰减关系有较好的一致性.北川MS4.7地震获得的密集强震动记录为建立区域衰减关系,以及开展基于经验格林函数方法(EGFM)再现大震强地震动场展布等研究提供了重要的数据支撑.     

2013年4月20日四川芦山地震强地面运动三要素特征分析

2013年4月20日四川省芦山县境内发生M_S7.0级地震,地震造成196人死亡,21人失踪,11470人受伤,震中最大烈度IX.地震发生后,中国数字强震动观测网络和成都市地震烈度速报网络分别获得了114组和63组3分量强震动记录.记录得出在近场加速度幅值较高,与汶川地震峰值相当,然而震害却不严重.本文介绍了这些记录的基本情况,分析了其地震动三要素（幅值、持时、频谱）特征以及对建筑物结构的潜在影响.分析结果表明：芦山地震PGA（地震动峰值加速度）与我国常用的霍俊荣地震动预测方程较一致,高于即将颁布的第五代区划图中使用的预测方程;PGV（地震动峰值速度）与第五代区划图中使用的预测方程基本一致;Significant持时和Bracketed持时高于全球经验预测方程,且Bracketed持时衰减显著慢于全球平均水平;典型11个幅值较大记录的5%阻尼比加速度反应谱峰值周期都在0.1~0.2 s范围内,且谱值远高于规范设计谱,但在周期0.3 s之后迅速下降至设计谱以下;芦山地震地震动PGV值较小以及对应我国中小城市和城镇主要建筑物的结构自振周期范围（0.3~1 s）内加速度反应谱远低于规范设计谱,可用于解释其震害相对较轻的原因.     

与观测方向无关的水平地震动参数计算方法

强震动记录的使用通常不考虑观测方向对于水平地震动参数计算的影响。文中以2008年汶川Ms8.0级地震中绵竹清平台获取的强震动记录为研究对象,对记录进行水平向旋转以模拟观测方向的变化,分析水平向峰值加速度PGA、峰值速度PGV、相对持时DR、绝对持时DA及谱加速度PSA随观测方向的变化情况。结果表明,PGA、PGV及PSA的计算较大依赖于观测方向,而DR和DA则受观测方向影响较小。为此文中提出了一种与观测方向无关的水平地震动参数计算方法,对于计算诸如PGA、PGV等与周期无关的地震动参数时不考虑周期独立;而对于计算诸如PSA等与周期有关的地震动参数时考虑周期独立。     

面向地下结构的最优地震动峰值指标随埋深变化规律

选取了50条实际地震动,采用一维场地等效线性化方法分别对均匀半空间场地和成层半空间场地进行地震响应分析,同时选择效益性作为判别标准来探究最优地震动峰值指标(峰值加速度PGA,峰值速度PGV,峰值位移PGD)随埋深变化的规律.研究结果表明:对于选取的两类场地,最优地震动峰值指标均随埋深的改变而变化,埋深浅时PGA效益性最...     

地震烈度与峰值加速度、峰值速度相关性研究

为了研究地震烈度与峰值加速度(PGA)、峰值速度(PGV)之间的定量关系,收集了中国28次地震、美国52次地震、伊朗9次地震、墨西哥8次地震中的强震动台站记录及其对应的震后调查烈度资料,采用箱线图检验基础数据中的离群值,通过层次分析法设置权重的加权最小二乘法回归得到Ⅴ≤I≤Ⅸ烈度区内,烈度与PGA、PGV的定量关系分别为:I=3.73log PGA-1.23;I=3.61log PGV+2.72。从Ⅴ度至Ⅸ度,其烈度与PGA的关系是烈度表中各值的1.5倍至1.1倍左右;与PGV的关系是烈度表中各值的1.3倍至1.1倍左右。本文统计的烈度与PGA、PGV之间的转换关系可供我国地震灾害评估以及抗震设计等参考。     

地震预警现地PGV连续预测的最小二乘支持向量机模型

为提升现地仪器地震烈度预测的准确性与连续性,研究面向地震预警的PGV连续预测模型.以中国仪器地震烈度标准的计算参数:0.1~10 Hz带通滤波三分向矢量合成速度峰值PGV为预测目标,利用日本K-net与KiK-net台网P波触发后1~10 s强震数据,基于人工智能中的机器学习方法-最小二乘支持向量机,选取7种特征参数作为输入构建最小二乘支持向量机PGV预测模型LSSVM-PGV.结果表明,本文建立的LSSVM-PGV模型在训练数据集与测试数据集上的预测误差标准差变化趋于一致,具备泛化性能;P波触发后3 s预测PGV与实测PGV即可整体符合1∶1关系,随着时间窗的增长,PGV预测的误差标准差显著减小、并在P波触发后6 s趋向收敛,具备准确连续预测能力;对比同为P波触发后3 s的常用P d-PGV模型,LSSVM-PGV模型的PGV预测误差标准差明显减小,“小值高估”与“大值低估”现象明显改善,预测准确性得到提升.熊本地震序列的震例分析表明,对于6.5级以下地震,LSSVM-PGV模型最多在P波触发后3 s即可预测出与实测PGV整体符合1∶1关系的PGV;对于7.3级主震,由于其破裂过程的复杂性,P波触发后3 s的预测结果出现一定程度的低估,但随着时间窗增长至6 s时,预测PGV与实测PGV符合1∶1关系、并直到10 s整体趋势保持一致.本文构建的LSSVM-PGV模型可用于现地地震预警仪器地震烈度的预测.     

2016年2月6日美浓6.4级地震P-alert台网强震动记录初步分析

P-alert台网实时数据对地震预警及烈度速报和工程地震研究都是重要的补充,处理分析这些数据对客观衡量P-alert台网数据质量和数据用途有重要意义。对2016年2月6日台湾美浓ML6.4地震P-alert台网获取的记录进行了处理和初步分析,统计分析显示100gal以上加速度记录有112条,200gal以上加速度记录有33条,400gal以上加速度记录有7条,东西向最大峰值加速度为466.4gal,南北向最大峰值加速度为498.4gal,竖直向最大峰值加速度为258.6gal,最大仪器地震烈度为9.5度。竖直向峰值加速度和峰值速度比水平向峰值加速度和峰值速度衰减快。峰值加速度比峰值速度衰减快,观测峰值加速度和峰值速度与台湾西南地区峰值加速度和峰值速度衰减公式比较一致。计算得到了近场台站的永久位移,显示P-alert台网绝大多数永久位移在1cm到5cm之间,最大永久位移达8cm。     

仪器烈度计算方法的初步研究

现行中国地震烈度表中,给出了Ⅴ度以上烈度区水平向地面运动峰值加速度（PGA）和峰值速度（PGV）两个物理参数与地震烈度的参考关系。当分别用PGA和PGV计算仪器烈度时,计算结果与现场调查烈度相符率很低。文中提出了基于相符率的加权方案,利用PGA和PGV综合评定烈度。评定结果表明,相符率有较大提高,说明该方法能有效地使仪器烈度更加接近宏观烈度。     

Ground-motion prediction equations for the intermediate depth Vrancea (Romania) earthquakes

We present the regional ground-motion prediction equations for peak ground acceleration (PGA), peak ground velocity (PGV), pseudo-spectral acceleration (PSA), and seismic intensity (MSK scale) for the Vrancea intermediate depth earthquakes (SE-Carpathians) and territory of Romania. The prediction equations were constructed using the stochastic technique on the basis of the regional Fourier amplitude spectrum (FAS) source scaling and attenuation models and the generalised site amplification functions. Values of considered ground motion parameters are given as the functions of earthquake magnitude, depth and epicentral distance. The developed ground-motion models were tested and calibrated using the available data from the large Vrancea earthquakes. We suggest to use the presented equations for the rapid estimation of seismic effect after strong earthquakes (Shakemap generation) and seismic hazard assessment, both deterministic and probabilistic approaches.     

2021年5月21日云南漾濞6.4级地震强震动记录特征分析

对2021年5月21日云南漾濞6.4级地震获取的28组84条强震动记录进行零线调整和滤波等常规处理,分析了此次地震记录的幅值、频谱以及持时特征。分析结果表明,此次地震峰值加速度范围为0.8~720.3 cm/s²,峰值速度范围为0.1~29.4 cm/s,计算最大仪器地震烈度为8.3度。将实际观测数据与YU2013分区地震动衰减关系对比,结果显示PGA总体上分布于衰减公式误差范围内,预测效果良好。在远场（>250 km）较多台站的PGV观测值大于预测值中位值的加一倍标准差。幅值较大2个台站的加速度反应谱峰值周期均在0.5s以内,其中漾濞台在高频部分三分向加速度反应谱值均超过8度罕遇地震的设计反应谱值。最后计算了5%~75%和5%~95%两种重要持时,结果整体上符合随震中距增大而增大的规律。将两种能量持时结果与BOOMER等（2009）^[12]以及TRIFUNAC等（1975）^[13]的持时预测方程对比,结果较为一致。     

地震波参数对柱顶隔震体系的水平向减震性能影响研究

为了研究地震波参数对柱顶隔震体系的水平向减震性能的影响,选取台湾集集地震中8条地震波作为输入,进行了柱顶隔震体系模型的振动台试验。分析了柱顶隔震体系的水平向动力响应特点,研究了地震波的PGV/PGA、卓越周期、平均周期和断层距及幅值对其水平向减震性能的影响,并进行了数值模拟的对比分析。结果表明:柱顶隔震体系的水平向减震性能良好。相同地震强度下地震波参数的PGV/PGA、卓越周期、平均周期和断层距对柱顶隔震体系水平向减震性能的影响明显,其中:PGV/PGA的影响程度最大,可以作为主要的分析指标;随着地震动强度的增大柱顶隔震体系的水平向减震效果更加明显,地震动强度达到一定幅值后,减震率缓慢下降;与远场地震相比,近场地震不利于柱顶隔震体系的水平向减震性能的发挥,脉冲型近场地震作用下其减震效果更差。振动台试验结果与数值模拟结果基本一致,表明分析结果的可靠性。     

鲁甸地震强震动记录与地震动衰减模型的对比研究

利用2014年鲁甸M_S6.5地震断层距小于300 km的32个自由场地观测台站的地震动加速度记录,分析了地震动峰值加速度(PGA)和峰值速度(PGV)的空间分布特征,并对已有地震动衰减模型中的NGA-West2四个模型和1个中国川藏区模型进行了比较分析.研究表明,地震动PGA和PGV衰减最快的方向与断层主破裂方向一致.在整个断层距(R_(rup))范围内大多数台站的地震动PGA、PGV和加速度反应谱值(Sa(T=0.1、5.0 s))均位于NGA-West2四个模型预测曲线的±1倍标准差之外.PGA、PGV和Sa(T=5.0 s)的事件内残差均值在-1.43～-0.74之间.Sa(T=0.01～5.0 s)事件内残差均值在整个距离范围内均表现出系统性偏负.NGA-West2四个模型的PGA事件内残差的空间分布特征相似,其最大正值和最大负值分布区域的震源-场地方位角约为-90°和90°,与主破裂断层方向垂直,所处地势较为平坦且台站场地V_(S30)相对较大.NGA-West2四个模型总体上会较大地高估鲁甸地震整个断层距范围内各个周期尤其是短周期(T1.0 s)的地震动加速度反应谱值.考虑本地区实际地震资料的中国川藏区地震动衰减模型也会在一定程度上高估鲁甸地震大多数台站的地震动加速度反应谱值,但是相对于NGA-West2四个模型,其预测值更接近鲁甸地震的实际观测值.     

国家测震台网中心强震动数据处理系统的设计与实现

为满足国家测震台网海量强震动观测数据的处理时效性、格式标准化、产品丰富度等需求,开发了兼容多类强震动观测站点且具备数据快速汇集、处理及归档等功能的强震动数据处理系统。该系统提供地震波形人机交互数据预处理界面,对加速度记录进行预处理,进一步分析预处理后的加速度事件波形数据,计算得到地震动各项参数,包括峰值加速度(PGA)、峰值速度(PGV)、峰值位移(PGD)、仪器烈度、持时、傅氏谱、反应谱和三联谱等,可以导出地震元数据、地震记录波形,对各类数据进行归档存储。该系统具有平台统一性、功能集成性、数据完备性等特点,有效提升了日常数据处理和管理能力,能在地震应急、震害评估和科学研究中发挥实效。