求解反应谱的小波方法及汶川地震反应谱分析

采用四阶基数B-样条小波模拟地震动加速度时程,进而建立一种求地震反应的通用方法,解的误差仅来自于对地震动加速度时程的模拟。并用小波分解,将地震波分解为不同周期成分之和,以各分量最大加速度值的大小来衡量其在原波中的比重,可以清楚看到距震中不同远近地震波的性态,并做定量分析和观察各分量卓越周期的变化。求地震波及各分量的反应谱,从各分量的标准加速度反应谱中,可以看到地震波不同周期分量对体系固有周期的影响,这是以往做不到的。将上述方法应用于汶川8.0级地震加速度记录,研究不同地震记录的性态。     

基于小波方法的多自由度体系地震动输入能量研究

对多自由度体系应用小波分解的地震激励,将地震动总输入能量表示为不同频段地震动输入能量的叠加.与单自由度体系相比,多自由度体系应用小波分解会产生较大的误差,这并不影响研究小波分解后各频段对单一固有振型输入能量的贡献.这样可以从频率的角度分析多自由度体系的地震动输入能量.     

基于连续小波变换Teager-Kaiser能量在储层预测中的应用

Teager-Kaiser能量算子是一种用来分析单频信号局部离散性非线性能量密度比较有效的方法.不同类型地质体以及含油气储层将引起地震信号的能量密度产生异常,基于连续小波变换Teager-Kaiser能量就是利用这个特征进行储层预测.本文采用连续小波变换(CWT)的多尺度分辨属性和Teager-Kaiser能量算子相结合的办法进行储层预测,该方法得到的结果和20多口井的实钻资料非常吻合,能有效地刻画砂体的边界特征,平面展布和横向上的非均匀性,同时还得到一定的沉积相特征.通过理论以及实际资料分析表明基于连续小波变换Teager-Kaiser(WAVETK)能量可以作为一种有效的方法进行储层预测.     

基于希尔伯特-黄变换的汶川地震记录分析

利用HHT方法对6个台站的汶川8.0级地震加速度记录进行EMD分解,进而对地震波输入结构的总能量进行分解,得到地震动能量在IMF分量之间的分布关系。同时通过对各分量边际能量谱的分析,可以从另一方面得到地震波的频谱特性,边际能量谱峰值频率与地震波傅立叶谱的卓越频率相同,边际能量谱也可以作为一种估算震动卓越周期的方法。     

局域波分解及其在地震信号时频分析中的应用

讨论非平稳、非线性局域波信号分解方法的物理意义和自适应性,数值实现三种局域波分解算法,研究局域波分解在地震信号时频分析中的应用方法和实践.通过Hilbert变换得到地震信号时频分布特征,与Fourier变换谱物理意义不同.采用一定的计算策略,改善瞬时频率计算精度,突出瞬时频率属性的物理意义;将局域波分解同Wigner分布结合,计算地震信号基于局域波分解的Wigner分布,抑制交叉项.模型和实际地震数据试算结果表明实现算法的正确性和有效性.研究表明：在地震信号时频分析中采用局域波分解求Hilbert谱具有自适应性,时域和频域的分辨率也较高;而基于局域波分解的地震信号Wigner分布,保留Wigner分布优良特性,抑制交叉项方法简单易实现;局域波分解方法适合处理地震信号,值得进一步研究和推广.     

基于物理小波的频谱分解方法及应用研究

在地震资料频谱分解中,采用匹配地震子波的物理小波,依据地震信号的特征,用振幅、能量衰减率、能量延迟时间及地震子波的中心频率等四类参数构造基本小波,把地震信号分解在小波域,高频分量能够得到精细的刻画.本文以物理小波变换为工具, 给出了该变换中的核函数的选择方法,进而提出了基于物理小波变换的频谱成像方法.我们将此方法用于海上某油田河流相储层的描述,并与常规软件中的小波变换频谱成像结果进行了对比, 结果表明,本文提出的方法更能精细地刻画地质事件.     

小波分析在地震趋势预测中的应用

作者应用Ｍｏｒｌｅｔ小波对近年来华北地区几个引人注目地震所在区的地震能量序列进行了动态周期分析,发现地震活动既有长期较稳定的活动周期,也存在有一定时限的短期活动周期。另外用动态优势周期对未来地震活动趋势进行了估计,结果表明,地震都发生在“特征值”高值附近。     

地震复谱分解技术及其在烃类检测中的应用

谱分解技术在地震解释领域已得到广泛应用,但常用的谱分解方法存在两方面的不足.一是时间分辨率低,难以对薄层进行刻画;二是在烃类检测中多解性强,难以区分流体类型.为了改善该问题,本文提出一种基于地震复谱分解技术的烃类检测方法.复谱分解是指用一个包含多个不同频率Ricker子波的复子波库对地震道进行分解,从而得到时变子波频率和相位信息的过程.借助稀疏反演技术复谱分解可以获得高分辨率的时频能量谱和时频相位谱.本文首先通过拟合算例验证了复谱分解方法刻画薄层的能力以及求取子波频率和相位的准确性.然后利用基于Kelvin-Voigt模型的黏弹波动方程数值模拟对衰减引起子波相位改变的原因进行了分析.最后通过实际资料应用展示了本文方法在储层预测中的高时间分辨率优势,验证了利用子波相位信息识别气藏的有效性.     

Morlet小波变换在2020年新疆于田6.4级地震预测中的应用研究

2020年6月26日新疆于田6.4级地震发生在新疆和田至西藏日土 6.0级左右年度地震重点危险区内部,中期(年度)预测正确,其中核心依据之一为该地区6级以上地震准周期特征.Morlet小波变换定量计算显示11.7年、5.8年和79.5年为主要周期成分,其中11.7年和5.8年周期通过了 90％置信度检验,具有显著性.本...     

多尺度分解在地震信号处理中的应用

利用小波分析中的多尺度分解及信号消噪技术，对记录不清、信噪比小、震相无法辨认的地震信号进行处理。结果表明：多尺度分解在弱震信号提取和弱震相的识别等方面有很好的效果。     

Application of wavelets to analysis and simulation of earthquake motions

A method of applying wavelet transform to earthquake motion analysis is developed from the viewpoint of energy input structures, in which relationships between wavelet coefficients and energy input, namely energy principles in wavelet analysis are derived. By using the principles, time–frequency characteristics of the 1995 Hyogoken-Nanbu earthquake ground motions are analysed and time histories of energy input for various ranges of frequencies and epicentral distances are identified. Furthermore, a technique to simulate earthquake ground accelerations by wavelet inverse transform is developed on the condition that target time-frequency characteristics are specified. Structural responses to the simulated accelerations are compared with the target time–frequency characteristics, which shows satisfactory correlations between wavelet coefficients and energy responses in both time and frequency domains. Copyright © 1999 John Wiley & Sons, Ltd.     

地震总输入能量与瞬时输入能量谱的研究

现有的抗震设计理论大多是基于承载力或强度的设计方法,与其相应的反应谱理论最大的缺陷是无法反映地震动持时的影响,而以地震动能量作为设计参数时就能弥补现有抗震理论的不足。本文按照反应谱理论的思路建立了线性单自由度体系的地震动总输入能量谱和瞬时输入能量谱。研究发现,阻尼比为5%时的地震动总输入能量谱和最大瞬时输入能量谱的等价速度谱可以分别用阻尼比为0.5%和10%下的拟速度谱来近似获得;地震波的V/A值大于0.15时,总输入能量谱的Δt谱峰值与地震波的强震持时呈线性增长关系,V/A值小于0.15时,两者间的关系无规律性。最大瞬时输入能量谱的Δt谱峰值基本不受地震波的V/A值与强震持时的影响;输入能量谱(总输入能量谱与最大瞬时输入能量谱)的特征周期随地震波V/A值的增大而增大,根据分析结果本文提出了线性单自由度体系输入能量谱的简化计算方法,方法简便,计算结果偏安全。     

Site dependence of far-source ground motions during the Wenchuan earthquake

This paper aimed to examine the site dependence and evaluate the methods for site analysis of far-source ground motions. This was achieved through the examination of frequency content estimated by different methods based on strong ground motions recorded at twelve far-source stations in Shandong province during the Wenchuan earthquake. The stations were located in sites with soil profiles ranging from code classes Ⅰ to Ⅲ. Approaches used included the Fourier amplitude spectrum (FAS), the earthquake response spectrum (ERS), the spectral ratio between the horizontal and the vertical components (H/V), the spectral ratio between the spectra at the site and at a reference site (SRRS), and coda wave analysis (CWA). Results showed that major periods of these ground motions obtained by FAS, ERS and H/V ratio methods were all evidently larger than site dominant periods; the periods were also different from each other and mainly reflected the frequency content of long period components. Prominent periods obtained by the SRRS approach neither illuminated the long period aspect nor efficiently determined site features of the motions. The CWA resulted in a period close to site period for stations with good quality recordings. The results obtained in this study will be useful for the evaluation of far-source effect in constructing seismic design spectra and in selecting methods for ground motion site analysis.     

Instantaneous spectrum analysis and its application in estimation of earthquake tendency

In this paper, first discussing briefly the instantaneous spectrum theory. Then, the instantnaeous spectra and Fourier spectra of three seismic sequences are calculated, and comparing them to explain the superior characteristics of instantaneous spectrum. Finally, the earthquake tendency of North China is estimated by using the instantaneous spectrum theory. The results show that not only the occurrence time of the coming large earthquake, but also its magnitude instantaneous can be estimated by using instantaneous spectrum of the seismic sequence. The Chinese version of this paper appeared in the Chinese edition ofActa seismologica Sinica,15, 68–75, 1993.     

Formulation of elastic earthquake input energy spectra

The object of this paper is to introduce a procedure for the determination of elastic design earthquake input energy spectra taking into account the influence of magnitude, soil type and distance from the surface projection of the fault. Firstly, an accurate selection of a large set of representative records has been realized. Secondly, the construction of the design input energy spectra has required determining the spectral shapes and a normalization factor which measures seismic hazard in terms of energy. This factor, denoted as the seismic hazard energy factor, has been defined as the area under the earthquake input energy spectrum in the period interval between 0·05 and 4·0 s. Finally, due to the importance of the source-to-site distance in the evaluation of the input energy, an investigation into the attenuation of the seismic hazard energy factor has been carried out. © 1998 John Wiley & Sons, Ltd.     

汶川地震远场地震动场地相关性与分析方法评价

为考查远场地震动的场地相关性并评价一些场地特性分析方法的适用性,采用不同方法对汶川地震山东省12个远场台站的强震记录进行了分析.选取台站分别位于按建筑抗震设计规范(CBC)场地划分中的Ⅰ—Ⅲ类场地上.地震动记录的分析方法包括傅里叶幅值谱法,地震反应谱法,水平与竖向谱比率法,参考点谱比率法,以及尾波分析等.结果表明,按傅里叶幅值谱法,地震反应谱法,水平与竖向谱比法计算得到的卓越周期均远大于台站场地的卓越周期,不同方法得到的结果之间也有较大差别,且主要反映长周期地震动的卓越频率;参考点谱比率法的结果未反映地震动的卓越周期,也与场地的卓越周期差别较大;对完整记录尾波分析所得的结果比较接近场地的卓越周期.希望本文能为考虑远场地震作用时设计谱的建立,以及场地特性估计时地震动分析方法的选取提供参考依据.     

地震辐射能量测定方法研究及其在汶川8.0级地震中的应用

地震辐射能量是关于震源定量的特征量,地震辐射能量的测定是地震定量化研究中一个重要的基本问题.本文基于点源震源模型,开展了地震辐射能量测定方法的研究,推导了计算地震辐射能量的理论公式,自主研发了一套利用远场垂直向P波记录测定地震辐射能量的软件系统,能够快速测定全球范围内5.5级以上浅源地震的地震辐射能量.以2008年5月12日汶川8.0级地震为例,检验了地震辐射能量测定方法和软件系统的科学性和准确性,研究结果表明：（1）汶川地震的地震辐射能量为2.84×10¹⁶J,各台站地震辐射能量的分布与震中距和方位角都没有明显的依赖关系,说明使用理论格林函数法消除路径效应对地震辐射能量测定的约束效果较好;（2）汶川地震的能量震级M_e为8.04,震源机制校正可以使能量震级测定结果的标准差更小,结果更稳定;（3）反演得到汶川地震的地震矩为8.97×10²⁰N·m,转化为矩震级M_W为7.9,M_e比M_W高0.14,说明汶川地震的地震辐射能量偏高.（4）汶川地震的能矩比为3.17×10^-5,约为全球浅源地震平均能矩比的2.6倍,约为全球逆冲型地震平均能矩比的4倍,地震辐射能量释放效率明显偏高;能矩比取对数可得慢度系数为-4.50,慢度系数可以更直观地显示地震辐射能量释放效率的高低,更适合在普通群众中推广.（5）地震辐射能量、能量震级、能矩比、慢度系数和等效震级差这些新的地震参数,能够定量表示震源的动态特性,对于地震灾害快速评估具有重要意义.