强震动观测仪器面临的机遇和挑战

本文介绍了国内外强震仪、力平衡加速度计、烈度计、MEMS加速度仪等强震动观测仪器的发展历史与现状,概述了强震动记录中典型异常波形产生的原因和力平衡加速度计的仪器响应误差及校正,建议了解决强震仪器缺陷的措施,分析了强震仪在强震动观测发展中面临的机遇和挑战。研究结果如下:① 进行强震动记录异常波形的研究是有针对性改进现有强震仪存在问题的很好途径;② 早期数字强震仪（力平衡加速度计频带范围0至30Hz）获取的强震动记录应进行仪器校正;③ 应跟踪强震动观测新方法和相关领域新技术,发展MEMS加速度仪和光纤加速度仪等新型仪器。     

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。     

汶川主震强地震动记录仪器设置参数分析

在汶川8.0级地震中,中国数字强震动台网在19个省市自治区的420个台站获得了1257条3分量主震加速度记录.文中对这些记录进行了初步的波形分析和数据统计,发现部分记录不完整,即存在不同程度丢头、丢尾的现象.从强震记录的波形特点、仪器的开始/停止触发阈值、事件0/后存储时间分析了出现以上现象的原因,并给出了数字强震仪预存贮参数设置的合理建议.文中研究的初步结果可为今后的数字强震仪参数设置提供参考.     

强震动观测和应用及山西数字强震动台网

对强震动观测的意义,强震仪的发展历史,强震动观测与通常地震观测(测震)的区别,国内外强震动观测的现状以及强震动观测的应用情况进行了论述.此外,对"十五"期间建成的山西数字强震动台网进行了简要介绍.     

宁夏数字强震动台网观测系统

宁夏数字强震动台网观测系统是国家重点建设的防震减灾基础设施项目,由48个数字观测台站和1个强震动台网中心组成.台站采用无人值守方式,利用电话拨号、CDMA和扩频微波以及卫星传输的方式,在台网中心与各强震台之间建立连接,实施远程监控.台网全部采用先进的数字技术,使宁夏强震动观测技术发生了质的变化, 填补了宁夏境内没有固定数字强震台站的空白,大幅度增强了获取近场强震动数据的能力.当宁夏发生4级以上地震时,可以获得多台强震动记录;同时,在监视区范围内发生3级以上地震时,亦可获得多台近场加速度记录,从而为震害快速评估和制定震后应急决策提供可靠依据.     

云南强震动通信自控系统的设计与实现

根据云南强震动台网的设计并实现了云南强震动通信自控系统.该系统基于先进成熟的J2EE技术,具有自动扫描、扫描结果查询和权限管理等功能,及时跟踪云南省270余个强震台站设备通信状况,节约了强震台网维护和保养成本,提高了强震台站运行率,实现了对云南强震动台网通信设备多层次的检测和管理.     

强震动观测无人值守信息管理自动化

随着中国“数字地震观测网络”项目的启动,中国强震动观测网络将新增大量先进的数字化、网络地震动记录仪,该类型仪器具备大存储容量、自动震动触发、自动报警,本地串口通讯、远程Modem通讯、远程TCP/IP网络通讯等功能,这些先进功能为强震动数据记录、存储、强震动记录以及相关地震信息自动传输创建了硬件基础.新增的大量强震动观测设备,使得强震台网的密度进一步加大,因此可利用的强震动观测数据大大增加,但目前中国的强震观测网络无法及时的收集、分析、处理这些海量数据.而随着国家级、区域级台网中心的进一步扩建、新建,监控中心网络硬件设备、软件齐全,通讯网络大大加强,也使得大数据分析、处理、传输成为可能,在此基础上建立强震动观测无人值守信息管理自动化成为一种可能.并且随着该自动化系统的运行,积累的强震观测记录也可建立强震观测数据仓库,并在数据仓库的基础进一步建立强震分析数据挖掘方法.     

辽宁海城M4.3地震强震记录分析

2008年辽宁海城M 4.3地震,辽宁省强震动台网12个强震台站记录到地面运动,是辽宁省自开展强震动观测以来同时获取强震记录最多的一次,记录的最大加速度为167.5 cm·s-2,初步展现了辽宁省强震动台网建设的成效.     

日本的地基测定与强震动的研究状况

本文从地基测定及其发展、强震观测及其研究状况、强震观测研究成果的应用、地基强震动的预测等,综述日本的地基测定与强震动的研究状况。指出地基与强震动研究的重要意义。今后以城市为中心进行土地利用越高度化、复杂化,建筑结构物变得更加多样化和高水平化,以及更害怕强震动,就更需要作好地基测定与强震动的研究工作。     

水工建筑物强震动加速度记录的分析处理

从工程应用角度详细介绍水工强震动加速度记录正确处理分析的方法与原理.主要介绍了震源的评估原理,强震动加速度记录预处理过程中单位换算、奇异点剔除、基线校正、滤波除噪等步骤的方法原理,后处理分析中一次、二次积分、谱分析原理.阐述了利用强震动加速度记录进行震害快速评估原理.文中以二滩拱坝强震监测台阵监测到的一次强震加速度记录的处理过程为例,以图表形式直接明了地强调指出了强震动加速度记录处理中容易发生错误的过程,并提出相应的处理方法.     

广东省数字强震动台网建设介绍

广东省在“十五”期间要建成一个具有一定规模的数字强震动台网。目前,强震动台网已经完成了大部分的基建工作和一部分的仪器安装工作。在建设过程中,强震动台网既满足《强震观测规范》的要求,同时又有创新之处。本文从台网的布局、观测环境、技术系统等几方面详细地介绍了强震动台网的建设情况。     

多种表征强震动记录特性的参数对比分析

为研究强震动记录的破坏特性,对多条国内外常用的强震动记录的特性参数进行了对比分析.结果表明,强震动记录特性参数之间的相关件很小;PGA(PGV)和EPA(EPV)大小关系受震级和震中距影响较大;VSI较ASI能够更准确的评价强震动记录的破坏特性;与其它参数相比,强震动记录破坏强度参数(PD)同时考虑了地震加速度、时间和...     

2021年日本福岛县冲地震的震源破裂过程分析基于采用经验格林函数方法的波形反演

利用中小震作为经验格林函数,选取0.2~2.0 Hz频段的强震数据进行波形反演,获得了2021年福岛县冲地震的破裂过程。结果表明:该地震的破裂主要集中在断层面距离震源约25 km的区域内,沿震源向东北延伸约5 km,向西南延伸约20 km;在该区域内,识别出两个滑动量集中的区域,均分布在距离震源约15 km西南侧,主要滑动量集中区域最大滑动量约3.2 m,深度基本与震源一致;次要滑动量集中区域略比主要滑动量集中区域浅约18 km。该震源模型对应矩震级M_w7.3,破裂速度为2.4 km/s。通过选择不同的中小震组合进行波形反演,结果对该震源模型特性无显著影响,揭示了该震源模型的稳健性;基于该震源模型合成反演分析中未使用的强震观测台站强震动,获得的合成波形与观测波形有很好的相关性,充分证明了该震源模型时空特征的可靠性。     

辽宁省强震动观测信息管理自动化

辽宁省目前的强震仪器具备大存储量、自动触发、自动报警、本地串口通讯、远程Modem或TCP／IP通讯等功能,这些功能为强震动数据记录、存储以及相关地震信息自动传输创建了硬件基础。随着辽宁省数字化强震动观测网络的逐步建成和完善,在现有通讯网络基础上,实现了强震台站信息管理自动化。     

汶川地震强震动记录分析及应用

地震工程的研究手段主要包括:震害调查、强震观测、模型试验和数值分析.由于大地震本身较少,同时造成严重震害并且获得强震动记录的大地震就更少,一般的研究就更多地集中在利用模型试验和数值分析方面,而基于震害调查和强震观测的研究较少,在国内这一点更为突出,我国虽然是一个遭受地震灾害非常严重并且对地震进行记录和研究最早的国家,但是,在汶川地震之前近断层强震动记录一直非常匮乏.     

2020年7月12日唐山古冶MS5.1地震的强震动特征

首都圈强震动观测台相对密集,区域强震动观测能力较强。2020年7月12日6时38分在河北省唐山市古冶区发生M_S5.1地震,强震动台和烈度台共收集到三分量强震动记录363组。通过强震动记录数据处理绘制了PGA和PGV的空间分布图,初步认识到此次地震强烈的地震动主要集中于震中附近区域,远离震中的天津塘沽—宁河—宝坻三角区域也观测到“异常增大趋势”的地震动,这与1976年唐山地震的宏观烈度异常区较为一致。同时分析了强震动记录PGA、PGV随距离的衰减规律,通过与为第五代区划图编制建立的东部强震区衰减关系的计算值对比,可以看出与此次地震中PGA、PGV的衰减具有一致的趋势。      

2007年宁洱6.4级地震强震动观测记录

"十五"期间建设并投入试运行的中国数字强震动台网云南区域台网有20多个强震动台站记录到宁洱6.4级地震产生的地面运动。记录的最大峰值加速度为431.2cm/s2,这是我国大陆自开展强震动观测以来在一次强震中同时获取记录最多的一次,初步展现了"十五"强震动台站建设的成效。     

芦山7.0级地震强震动记录及其震害相关性

2013年4月20日芦山地震中的强震动记录是我国自2008年汶川地震后再一次比较全面地获得的高质量的数字强震动记录。国家数字强震动台网共获得3分量自由场记录114组,成都地震烈度速报台网获得63组。文章对强震动记录进行了常规处理,统计了强震动记录随断层距的数量分布情况,绘制了空间地震动加速度等值线图。结合芦山地震震源机制解和破裂过程研究成果,选取典型记录,分析加速度、速度时程的波形、振幅等特征,识别了此次地震滑冲现象,估算了竖向最大永久位移。通过利用观测数据与国外的地震动预测公式对比,分析了不同周期反应谱地震动幅值及加速度反应谱衰减规律,阐明了此次地震的地震动在近场高频成分较卓越的特点。震后现场考察了3个典型强震动台站附近建筑物震害,分析了地震动与工程震害的相关性,地震烈度的评定反映了地震破坏的程度。     

浅谈新疆强震台站传感器极性检测和方位角校正

通过新疆强震台站的加速度传感器极性检测和方位角校正工作,发现新疆强震台站加速度传感器方位角最大误差为83.7°。按照国家强震动台网中心强震台站加速度传感器安装规范,加速度传感器方位角误差应该严格控制在2°以内,经过校正后,新疆区内全部强震台站的加速度传感器方位角误差都控制在1°以内,在很大程度上提高了新疆强震动台网的数据质量和可靠性。     

基于激光干涉的强震动加速度计绝对校准试验

分析了激光干涉校准的基本原理,应用绝对校准法开展强震动加速度计的相位测试,通过振动校准试验,在振动台与强震动加速度计的记录输出波形中找出振幅变化趋势,以叠加两个波形的延时对比推断出强震动加速度计的相位差。实例证明,绝对校准可为标准强震动加速度计的性能校准奠定高精度基础。