基于实测记录分析场地因素对海底地震动特性影响

目前基于海底实测记录的分析发现海底与陆地地震动特性存在明显差异,但难以进一步确定海底地震动特性的影响因素。在以往研究的基础上对比同次地震中相邻海底台站间地震动特性的差异,并分析造成差异的原因。以日本K-NET地震台网中6个海底强震台站及其相邻不同场地条件陆地台站监测的8次强震记录为研究对象,通过分析强震记录的峰值加速度、水平放大系数谱、竖向与水平反应谱的比谱等,对比分析不同海底台站地震动的特性,以及海底台站与相邻不同场地条件陆地台站地震动特性的差别。研究发现：（1）海底与陆地竖向地震动存在明显差异;（2）不同海底台站间地震动特性亦存在较大差异和明显的规律性,海底场地条件、地形等场地因素对海底地震动特性的影响较大;（3）海底水平向地震动反应谱的特征周期较大,谱特性介于陆地中硬土与软土场地间。     

海底强地震动观测及其特征的研究进展

综述了美国和日本海底强震观测系统,介绍了美国南加州近海海域海底地震观测系统(SEMS)和日本相模湾近海海域的实时海底地震海啸监测系统(ETMC)的发展历程和海底强震记录数据库,总结了海底地震动特性及其与陆地地震动特性的差异、近海地震动衰减关系、海水对地震动的影响和海底强震数据在海洋工程抗震问题上的应用等几个方面的研究成果;阐述了我国海底地震动特性的研究现状并对未来的发展趋势作了展望;最后对国、内外海底地震动特性的研究成果进行了讨论。     

基于K-NET强震台网的海底地震动特征初探

为了研究海底地震动的特性,本文基于日本K-NET台网,选取124次地震事件中,5个海底台站和6个陆地台站所记录的981条地震动记录。经过数据筛选与处理,对典型地震动参数、动力放大系数谱和竖向与水平谱比进行了分析。结果表明：海水的存在会削弱竖向地震动的高频成分,导致竖向峰值加速度和强震持时要显著小于水平向;海底场地条件对海底地震动有放大作用,则选用陆地地震动进行海洋工程抗震设计会低估地震荷载带来的影响;当周期0.1 s相似文献   

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.     

2008年四川汶川8．0级地震强震动台网观测记录

本文简要阐述了2008年5月12日在四川汶川发生的8.0级地震中,四川强震台网的记录情况.在"十五"中国数字强震动观测网络分项目完成并通过台网验收后,四川省强震台网获取了该次地震的强地面运动记录,为震害评估和救灾提供了依据,并为四川省今后能获取高质量的强震动记录打下了良好的基础.     

基于经验格林函数法的2021年MS6.4漾濞地震近场强震动模拟

由于震中附近强震台分布不均,文中联合使用近场2个国家强震动观测台网的强震台和7个云南地震预警台网烈度台的强震记录,采用经验格林函数法构建了特性化震源模型,并利用此模型对近场强震动进行了模拟。结果表明：烈度台的记录可与强震台的记录联合,共同作为强震动模拟的对象,但应注意区分二者的有效频带;在0.20～30.0Hz频带,在53YBX台处的NS分量上,模拟结果的伪加速度反应谱较好地再现了0.1s处的峰值,在EW分量上,合成的速度波形虽然幅值较低,但较好地再现了速度脉冲波段;在53DLY台处的合成波形较好地再现了约2s的长周期地震动;在0.50～30.0Hz频带,合成波形和反应谱与信噪比较高的烈度台的记录较为一致。文中确定的用于模拟强震动的特性化震源模型由一个强震动生成域构成,其面积和相应的短周期范围内加速度震源谱的水平段幅值与地震矩的关系均遵循经验标度律。     

基于Matlab的强震数据处理技术实现

强震动观测数据通常由强震仪原始二进制加速度记录组成,在国内外相关强震数据库下载的强震记录均为解码、处理后的ASCII格式文本文件,非原始文件,记录格式不同,但均由数据头段和数据区2部分组成。以我国未校正加速度记录(UA)数据格式为例,探讨基于Matlab程序的强震数据处理技术,并识别记录的地震动特性,为强震数据多领域应用提供技术支持。     

H/V谱比方法在强震记录应用中几个影响因素的初步研究

随着我国强震记录的积累,利用强震记录进行工程场地抗震设防研究成为必然。使用滇西南地区2007—2011年间强震台网记录到的强震动记录数据,研究使用水平/垂直谱比法(H/V)处理强震数据时的几个影响因素。通过研究发现:在使用H/V谱比法进行场地地震效应研究时,强震记录和地脉动记录存在较大的不同;使用强震记录可以获得更多的震源和台站场地参数信息,但这同时也相应增加了强震数据使用时的难度。比较国内外学者使用强震数据进行场地地震效应的研究成果,分析在使用强震数据时存在的问题,最终给出使用强震记录研究场地效应的建议。     

宁夏数字强震动台网记录的汶川8.O级地震加速度资料分析

通过收集整理宁夏强震动监测台网记录的汶川8.0级地震资料,统计分析了各个强震台的地震动峰值加速度记录结果,进一步探讨了宁夏境内地震动加速度衰减规律,并确定了衰减关系,为宁夏的工程抗震设防工作提供可靠依据.     

宁夏永宁M4.6级地震强震记录分析

2012年11月20日10时24分在宁夏银川市永宁县发生M4.6级地震,宁夏强震动台网共有33个强震台站记录到了该次地震的地面运动,记录的最大加速度峰值为303.2cm/s2。这是宁夏“十五”数字强震动台网投入使用以来记录到的最大、获取强震记录最多的一次省内地震。本文通过对此次强震记录的地震波频谱特征、衰减关系、震源机制、发震构造进行分析、研究。     

基于特征分类排序的典型海底地震动记录研究

面向海域工程抗震设计及评估对海底地震动的需求,基于日本相模湾海域K-NET的ETMC海底强震动记录,根据震级、震中距选取面向工程输入的949组地震动记录数据库。在考虑震源类型差异的基础上,对地震动峰值、持时、频谱等参数进行分析,通过反应谱、Arias烈度等指标描述典型海底地震动特征。根据峰值加速度、显著持时等强度指标对海底地震动记录进行排序,给出基于不同地震动特征分类下的典型地震动记录。推荐的海底地震动可为考虑不同结构需求参数的典型海域工程结构时程分析提供输入地震动。     

海域地震动研究现状分析

海域地震动是海洋工程建设必须考虑的因素,近年来学者们对海域地震动做了大量研究,这些研究涵盖海域地震动的各方面。为总结对海域地震动特性的研究成果并分析存在的问题,分类阐述了不同学者对海域地震的研究结果。根据采用的研究方法可分为解析方法、数值模拟方法和统计方法。在此基础上,归纳了不同研究方法得出的海域地震动场地影响与传播规律的结论:解析方法与数值方法得出的结论侧重于分析海域地震动受海水、淤泥沉积层与地形等场地条件的影响;统计方法得出的结论集中在海域地震动与陆地地震动在地震动特性与传播规律方面的差异,这些结论可以为采用相同方法的研究提供参考。最后,对当前研究中存在的问题进行探讨,由于数据相对匮乏,导致缺少对海域地震动与陆域地震动差异的定量分析,也缺少对海域地震动不确定性的分析。     

基于信息论方法分析我国典型地震动衰减关系

近年来我国强震数据逐渐增多,为了比较和分析我国的几个典型地震动衰减关系,采用一种信息论方法,基于实际地震动记录,计算选取的地震动衰减关系模型的对数似然函数值,通过对数似然函数值对模型进行排序,并给出相应的权重及排名,分析了不同衰减关系对地震动的预测能力。研究表明:针对于我国西部强震数据,基于强震动记录建立的衰减关系的预测结果更接近于实测地震动数据。研究结果可为地震动记录信息不完善或缺乏强震数据地区的地震动衰减关系选取提供参考。     

基于改进的希尔伯特-黄变换的地震强震动特征提取

2021年5月21日漾濞M_s6.4地震是云南近10 a以来继M_s6.5鲁甸地震和M_s6.6景谷地震后发生的又一次破坏性浅源地震,其震中位于滇西北地区维西-乔后断裂带附近。震源机制结果显示：此次地震属于走滑型破裂,符合区域构造特征。为进一步研究该地震强震动特征,特引入改进后的希尔伯特-黄变换(HHT),以不同角度客观分析强震动的尺度和频域特征。研究结果表明：希尔伯特-黄变换在对实际地震动记录进行特征提取后,得到的边际谱和时频谱可在一定程度上保留原始数据的主要信息,该方法可为类似破坏性浅源地震的强震动特征分析提供更有效的信息参数,保证了信号分解的稳定性,更适于处理非平稳信号,可为现代信号应用分析于强震动特征提供另一种新思路。     

盆地对三分量地震动持时的影响初探

利用关东盆地及其周边KiK-net台网井上台站记录的2004—2017年15次中强地震（矩震级为5.1～6.9级）构建三分量记录显著持时Ds_5-95数据库。针对该数据库,基于残差分析方法和3种水平向地震动持时参数预测方程,计算并给出事件间残差和事件内残差及其随不同类别参数的变化。在此基础上,初步探讨了水平向地震动持时预测方程应用于预测竖向地震动持时的可行性及盆地对三分量地震动持时的影响。研究结果表明,对于震源距和场地V_S30相当的情况,盆地内台站持时普遍大于盆地外台站持时,盆地内、外台站竖向地震动持时均大于水平向地震动持时;3种预测方程均可实现对盆地外台站水平向地震动Ds_5-95的合理估计,但在一定程度上低估了盆地内台站的水平向地震动Ds_5-95;3种预测方程均无法直接应用于竖向地震动持时预测。     

Effect of seawater on incident plane P and SV waves at ocean bottom and engineering characteristics of offshore ground motion records off the coast of southern California,USA

The effect of seawater on vertical ground motions is studied via a theoretical method and then actual offshore ground motion records are analyzed using a statistical method. A theoretical analysis of the effect of seawater on incident plane P and SV waves at ocean bottom indicate that on one hand, the affected frequency range of vertical ground motions is prominent due to P wave resonance in the water layer if the impedance ratio between the seawater and the underlying medium is large, but it is greatly suppressed if the impedance ratio is small; on the other hand, for the ocean bottom interface model selected herein, vertical ground motions consisting of mostly P waves are more easily affected by seawater than those dominated by SV waves. The statistical analysis of engineering parameters of offshore ground motion records indicate that:(1) Under the infl uence of softer surface soil at the seafl oor, both horizontal and vertical spectral accelerations of offshore motions are exaggerated at long period components, which leads to the peak spectral values moving to a longer period.(2) The spectral ratios(V/H) of offshore ground motions are much smaller than onshore ground motions near the P wave resonant frequencies in the water layer; and as the period becomes larger, the effect of seawater becomes smaller, which leads to a similar V/H at intermediate periods(near 2 s). These results are consistent with the conclusions of Boore and Smith(1999), but the V/H of offshore motion may be smaller than the onshore ground motions at longer periods(more than 5 s).     

2022年日本福岛7.4级地震震害分析与对比

2022年3月16日在日本福岛县东部海域发生7.4级地震,本文基于近实时震害评估系统RED-ACT对此次地震进行了快速评估,包括强震动记录分析、区域地震破坏力震害评估结果和典型桥梁破坏,并结合实际震害对比了该系统评估结果以及其他主要震害快速评估系统的分析结果,结果表明：(1)此次地震造成的地面运动强度较大,多数台站记录PGA较2021年福岛7.3级地震更强,反应谱在0.5～1.3s区间呈现远高于2021年福岛地震的趋势。(2)RED-ACT的震害评估结果相较于日本NIED-CRS系统和美国USGS-PAGER系统与实际震害更为接近,在强震动记录较为密集的地区,开展基于强震动时程和建筑非线性分析的震害评估能够得到更为准确的震害评估结果。(3)此次地震对白石市附近桥梁造成了一定的破坏,桥梁破坏附近处的强震动会对典型桥梁结构造成一定程度的破坏。     

基于机器学习的地震动特征提取与模拟以2021年云南漾濞6.4级地震为例

随着地震动数据数量的增长和质量的提高,将基于数据驱动的机器学习方法应用到地震动模拟中有重要意义。以2021年5月21日云南漾濞M_S6.4地震为例,利用主成分析方法从前震及余震地震动记录中提取特征母波时程,将地震动三要素作为模拟误差约束,在求解母波的线性组合系数时使用多目标优化算法寻优,最终找到帕累托最优解作为模拟目标台站记录时的组合系数,得到模拟地震动时程。结果表明:主成分析法在对实际地震动记录进行特征提取后,得到的特征母波时程可以在一定程度上保留原始数据的主要信息;考虑幅值、频谱和持时这三要素的角度去控制模拟误差,可以使得模拟的地震动时程更加接近真实记录。提出的基于特征提取的地震动模拟方法可以为基于小震数据合成大震地震动提供参考。     

Ground motion attenuation of MS8.0 Wenchuan earthquake

The great M_S8.0 Wenchuan earthquake has been the most destructive earthquake since 1949 in China. The earthquake occurred no more than half a year after the establishment of the National Strong Motion Observation Network System (NSMONS) of China; what is more, the epicenter was located in the area with dense strong motion observation stations so that a large number of strong motion records of the main shock were obtained. In this paper, 501 strong motion records from 167 observation stations are utilized to establish the ground motion attenuation relations in three directions in the range of fault distance less than 600 km. The result shows the difference of seismic motion attenuation in two horizontal directions is insignificant. It is the first time that strong-motion records are used to establish the ground motion attenuation relations of the M_S8.0 earthquake in China.