地震动随机场的物理模拟

本文在总结前人研究成查的基础上着重描述了通过密集强震台阵观测到的地震动空间变化的特征，阐明了工程方法在研究地震动场时所面临的困难和其自身的缺陷。随后从震源和地震波在真实介质中传播这两方面考虑，提出了用参考点地震动和表示台阵内各台点几何关系，介质特性及震源影响的Ｆｏｕｒｉｅｒ谱矩阵所描述的地震动随机场理论。这一理论的核心在于一方面用参考点的动近似表示整个震源大小和传播介质在大范围的地质构造背景下对整     

地震动输入界面的选取对地震动参数的影响

地震反应分析中的输入界面是一种规定的假想基岩面,其选取具有很大的不确定性,对确定地震动参数的影响很大.本文以北京地区存在剪切波速较高的卵石硬夹层场地为研究对象,探讨实际工程场地中能否将硬夹层选作地震动输入界面的问题.利用一维等效线性化波动方法,对390个含有剪切波速高于500m/s的卵石层场地模型进行地震反应分析计算,讨论卵石层的上覆土层、下伏土层以及卵石层自身特性对地震反应分析结果的影响.计算结果显示,厚度5m左右、剪切波速小于600m/s的卵石层作为地震动输入界面是否合理,主要取决于上覆土层和下伏土层,而卵石层厚度和剪切波速的影响很小.对于一般性工程,当上覆土层厚度大于15m,下伏土层厚度在10m以内时,选取硬夹层顶面与选取钻探揭示的基岩或剪切波速不小于500m/s的土体顶面为输入界面,计算结果差别不大;当上覆土层厚度达到60m,下伏土层的变化对计算结果影响很小.研究表明,在钻探没有揭示出基岩或坚硬土体时,埋深大于60m的硬夹层可以选为地震动输入界面,这一结论对实际的地震安全性评价工作具有一定参考价值.     

长周期地震动研究综述

本文对长周期地震动研究的主要方法,即经验统计方法和震源模型方法进行了总结,分析了它们的适用范围和存在的问题。对长周期地震动的研究趋势进行了分析。     

秦山核电站厂址地震动加速度时程预测研究

本文研究了建立设计地震震源模型和用理论地震学方法预测基岩场地震震加速度的技术途径，预测了四相设计地震事件在秦山核电站厂址的加速度时程和反应谱，文中根据对地质和历史地震资料的研究，确定不同性质的设计地震事件，建立设计地震震源和工作区介质的确定性模型，针对未来地震的不可完全预见性，以及对地球介质和震源性质现有认识的局限性，文中发展了确定性和随机性组合的综合分析方法，在用确定的介质模型和设计震源计算地震     

宽频带地震动混合模拟方法综述

从发展现状、 主要研究成果和可探讨问题等方面, 对宽频带地震动混合(hybrid)模拟方法进行了系统的评述． 首先介绍了混合模拟方法的发展历程, 从高频段模拟技术、 低频段模拟技术和宽频带合成技术及交叉频率等方面, 介绍了混合模拟方法的研究现状; 随后介绍了混合模拟方法发展过程中一些关键的改进, 包括随频率变化的辐射因子、 非线性场地放大因子、 多重S-S波散射理论等; 最后, 对混合模拟方法中值得深入研究的问题进行了探讨．      

超声模拟在地震动研究中的应用及展望

地震动研究是抗震工作中不可缺少的中间环节。物理模拟按相似原理将地质体缩小为模型,能随时了解地震动过程,可以作为强震观测和计算分析的桥梁,有其独特的作用。超声模拟从波传播的角度研究地震动,既可研究一定范围的地震动分布,也可研究一个场点的地震动过程;既可以简化某些条件、突出主要矛盾,进行单因素的对比研究,也可将各种条件囊括在一个模型上综合研究。从而,超声模拟可以较深入全面地了解震源、传播途径和场地条件诸因素对地震动的影响,是进行地震动物理模拟的理想方法,有很大的发展潜力和良好的应用前景。     

地震动随机模拟及其参数确定方法

本文建议以地震动标准差函数的最大值和反映强度包络函数的回归常数作为描述随机地震动特性的基本参数。文中还提出了一种将地震学确定性低频模拟方法和工程学中高频随机模拟方法相结合的综合模型来反映地震动的频谱特性。本文提出的方法能方便地利用目前抗震设计所依据的基本参数来确定随机模型中的参数,并且有可能对地震动长周期特性进行较好的模拟。     

近断层脉冲型地震动的模拟方法

近断层地震动的向前方向性效应和永久地面位移效应导致其速度时程表现为长周期、大峰值的速度脉冲,其位移时程表现为阶跃型脉冲. 针对这些特点,同时考虑向前方向性效应和永久地面位移效应,提出了一种简单的、连续函数形式表达的等效速度脉冲模型. 在该模型中,包含描述速度脉冲周期、峰值和形状的5个待定参数,方便了实际脉冲型地震记录的拟合及模拟. 等效速度脉冲模型只包含单一的频率成分,不能反映脉冲型地震记录的高频成分. 根据对11次地震28条地震记录的分析, 速度脉冲的频率一般小于1Hz. 因此, 在模拟脉冲型地震记录的方法中,分别模拟低频脉冲成分和高频成分,并将两者叠加生成近断层脉冲型地震动的模拟时程.     

基于平稳离散小波变换的地震动时程模拟

人工地震动时程的模拟是结构抗震分析的热点问题.基于平稳离散小波变换理论,利用小波变换的带通滤波特性,推导了各频带小波系数与功率谱密度函数的关系,从而直接采用时变功率谱密度函数,在不同频带上随机生成小波系数,进而通过小波逆变换模拟出同时具有强度非平稳和频率非平稳的地震动时程.对模拟时程的统计特性与目标值进行了比较,证明了该方法的可行性和正确性.     

地震动加速度过程的小波模拟

本文应用基数B－样条小波模拟地震动加速度过程，将小波分析引入地震动加速度过程的研究，实现了地震动加速度的模拟，并可给出其解析表达式，便于设计地震动的调整及地震反应的求解。     

Stochastic earthquake source model for ground motion simulation

In the analysis and design of important structures with relatively long life spans, there is a need to generate strong motion data for possible large events. The source of an earthquake is characterized by the spatial distribution of slip on the fault plane. For future events, this is unknown. In this paper, a stochastic earthquake source model is developed to address this issue. Here, 1D and 2D stochastic models for slip distribution developed by Lavallée et al.(2006) are used. The random field associated with the slip distribution is heavy-tailed stable distribution which can be used for large events. Using 236 past rupture models, the spectral scaling parameter and the four stable or Levy's parameters against empirical relationship for known quantities like magnitude or fault length are developed. The model is validated with data from 411 stations of 1999 Chi-Chi earthquake. The simulated response spectrum showed good agreement to actual data. Further the proposed model is used to generate ground motion for the 1993 Killari Earthquake where strong motion data is not available. The simulated mean peak ground velocity was in turn related to the intensity(MSK) and compared against values in the literature.     

Functional series TARMA modelling and simulation of earthquake ground motion

The non‐stationary Functional Series time‐dependent autoregressive moving average (TARMA) modelling and simulation of earthquake ground motion is considered. Full Functional Series TARMA models, capable of modelling both resonances and antiresonances, are examined for the first time via a novel mixed parametric/non‐parametric estimation scheme, and critical comparisons with pure TAR and recursive ARMA (RARMA)‐recursive maximum likelihood (RML) adaptive filtering type modelling are made. The study is based upon two California ground motion signals: a 1979 El Centro accelerogram and a 1994 Pacoima Dam accelerogram. A systematic analysis, employing various functional subspaces and model orders, leads to two Haar function based models: a TARMA(2,4)₈ model for the El Centro case and a TARMA(6,2)₁₀ model for the Pacoima Dam case. Both models are formally validated and their simulation (synthesis) capabilities are demonstrated via Monte Carlo experiments focusing on important time domain signal characteristics. The Functional Series TAR/TARMA models are shown to achieve parsimony, as well as superior accuracy and simulation capabilities, over their RARMA counterparts. Copyright © 2001 John Wiley & Sons Ltd.     

用随机模拟方法研究设定地震地面运动

用随机模拟方法研究设定地震地面运动可分两步进行：（1）采用中小地震的数字观测资料确定研究区路径、场地参数;（2）把确定的参数应用到研究区的强地面运动随机模拟中. 为此,本文首先采用了一种可行的方法,分离软基岩场地效应和非弹性衰减的影响,并把二者分别确定出来. 研究区北部中软基岩场地的平均效应在2～4Hz频率范围为15倍左右;研究区的S波品质因子为QS＝278f[KG*2]0.346. 把这些参数用于研究区的场地和路径模型中,并选择单拐角频率震源谱模型,随机模拟了研究区未来中强地震可能在北天山中段可能造成的地面运动,模拟加速度时程和反应谱可以服务于本地区的地震灾害预测和建筑物可靠性验算.     

工程场地地震动相干函数的数值模拟

在确定性波动有限元分析基础上,结合随机振动分析的虚拟激励原理,可以形成工程场地随机波动分析方法。该方法将随机输入下的波动分析问题转换为多个虚拟激励下的确定性波动分析组合问题,从而可以方便地获得场地波动观测量之间的谱密度矩阵,进而计算给出工程场地的地震动相干函数。本文阐述了随机波动分析的基本原理,提出了该方法的正确性验证标准。将建议方法分别应用于具有一致随机激励与非一致随机激励的复杂工程场地的地震动相干函数分析之中,讨论了受局部场地条件影响的地震动相干函数的若干特征。     

Stochastic ground motion simulation of the 12 October 1992 Dahshour earthquake

The stochastic method for finite faults is applied to simulate the ground motion of the 12 October 1992, m _b = 5.9, Dahshour earthquake. The method includes discritization of the fault plane into certain number of subfaults, and a ω-squared spectrum is assigned to each of them. Contributions from all subfaults are then empirically attenuated to the observation sites, where they are summed to produce the synthetic acceleration time-history. The method is first tested against its ability of reproducing the recording at Kottamya station. The calibrated model is then applied to calculate the synthetics at a large number of grid points covering the area around the fault plane. Simulated peak values are subsequently used to produce the synthetic peak horizontal acceleration map for the area. We compare the peak horizontal acceleration with the attenuation laws proposed for Egypt as well as the macroseismic intensity map of the 1992 Dahshour earthquake. The peak horizontal acceleration contours estimated using the calibrated model are mostly consistent with the observed intensity values and evidences of strong ground motions. Our results encourage the application of the approach as a supplementary tool for site-specific strong ground motion prediction.     

地震动场地调整系数研究

回顾总结了近20年国内外关于地震动场地调整系数的主要研究成果,重点分析强震动观测和数值理论方法在考虑场地条件对地震动参数影响方面的效果,总结各类方法的适用性和优缺点,结合国内外相关规范条文对比分析国内外的主要成果,得出我国软土的场地调整系数值小于国际水平,并进一步分析了造成这种差异的原因。最后基于目前国际地震区划工作的发展趋势以及各行业相关规范的新技术需求,对新一代区划图的研究工作进行了展望。     

地震动参数理论预测公式在工程地震中的应用

将地震动参数理论预测公式拟合为工程地震工作中常用的地震动衰减关系形式,并将地震动参数(PGA,PGV)理论衰减关系与美国西部以及用转换方法得到的中国东部地震动衰减关系、唐山和海城地震余震的记录进行了对比。结果表明,地震动参数理论预测公式应用到工程地震工作中是可行的,而且也是需要的     

用随机模拟方法研究设定地震的地面运动参数

本文从强地面运动随机模拟方法应用出发,提出了一种用中小地震的数字观测资料确定研究区路径、场地参数的方法。采用该方法,分离软基岩场地联合效应和非弹性衰减的影响,并把二者分别确定出来。这些参数可以直接用于研究区软基岩场地的地面运动随机模拟。