震前蒙城地震台地脉动噪声的特征

对本台数字化地震观测以来记录到的典型地震,运用数字地震信号处理方法,测算每个抽选地震震前一分钟地脉动信号在时间域和频率域的特征数据,通过频谱分析法,获得了震前地脉动噪声频谱的差异性。初步研究了典型地震震前地脉动频谱变化的特征和规律,共归纳了18类震前地脉动噪声类型,按照无震平静分钟值脉动频谱特征类比典型地震震前分钟值频谱的异样变化,发现正常与异常的地脉动噪声特征,最主要的还是受震级强度和地理位置的影响较大。临震前地脉动分钟值频谱特征异常,可用于震前脉动前兆异常变化跟踪,从而利用地脉动频谱的特征参量监测地震孕育过程,为地震中长期及短临预报提供依据。     

上海市地脉动观测及其在场地卓越周期测试中的应用

主要介绍了利用地脉动观测点地表处水平和竖向分量频谱幅值比(H／V)来估算场地卓越周期的方法,以及地脉动观测在场地地震安全性评价中的应用,并给出了上海市浦东及浦西多个测点的实测计算结果。     

钢筋混凝土框架结构阻尼性能的研究

阻尼比是一个重要的结构动力特性参数,它对结构的动力响应有重要影响。目前结构抗震计算通常取阻尼比为常数,这不能真实反映建筑物的阻尼机理,与阻尼比的实测结果也有很大的差距。本文以选取的混凝土框架现场脉动实测阻尼数据、混凝土框架模型振动台试验实测阻尼数据、由地震记录识别的混凝土框架阻尼数据及自行完成的混凝土悬臂试件自由振动实测阻尼数据为依据,对混凝土强度、实验方法、结构方位、结构自振频率和结构变形大小等对混凝土框架阻尼性能的影响进行了分析,在此基础上,统计得到了混凝土框架弹性阻尼比、弹塑性阻尼比与频率或变形相关的计算公式。通过与国内外已有公式的比较,论证了本文建立的阻尼比计算公式的合理性和有效性。     

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。     

利用超导重力仪数据对2004年Mw=9级苏门答腊地震后极低简正模式的高分辨率分析

2004年12月26日苏门答腊一安达曼地震（Mw=9）强烈地激发了低频地震简正模式，为改善极低地震简正模式频率及阻尼测量提供了难得的机会。为改进地球一维密度模型，需对低于1mHz的地震简正模式的频率分裂进行精确估算。本次地震中，首次在超导重力仪和地震波记录无叠加的情况下观测到2S1。本文报告来自11个观测台测得的超导重力仪数据的分析。单个观测台的超导重力仪记录频谱清晰地显示了0S2分裂成5个完全可分辨的单线，0S3分裂成7个单线。给出的结果表明超导重力仪可为低频地震模式的精确分析提供高质量数据。     

1976年8月松潘地震强震与脉动频谱特性的分析

地面脉动与地震地面运动之间有没有关系?是什么关系?众说不一。1976年松潘地震记录提供了探讨这一问题的条件。我们对台址进行了各种工作之后,得出的结论是:(1)地震地面运动加速度和富氏谱峰值随震级而增大;脉动幅值及谱幅值随测点高程及地表沉积层厚度而加大。(2)同一地区脉动和不同序列地震记录的幅值及谱幅值的最大值,均有一定方向性。(3)同一序列地震谱曲线特征极为相似。(4)一层穿斗木架房屋结构对地面脉动频谱特性没有影响;而后者在前者的谱曲线上有明显反应。结论:从1976年松潘地震文县台址的资料分析来看,地面脉动频谱特性在地震地面加速度谱形态或特征方面关系不明显。     

近地表速度结构对场地强地震动特征的影响

近地表松散沉积层对地震波具有强烈的改造作用。为了揭示近地表速度结构对场地强地震动特征的影响机理,采用横波勘探和地脉动测试方法研究两个地震台站的场地条件,并对比分析场地测试结果与汶川地震记录的频谱特征。正如浅层地震勘探和地脉动数据所揭示的那样, MXT地震台的强震记录中,对应横波图像0.10 s处强反射波的地震动分量（频率5 Hz左右）在该场地占明显优势,而对0.22 s的弱反射界面（对应的基频为2.3 Hz）的反映并不明显,分析认为这一现象归因于地下10~11 m处粉土与卵石层间具有较大的波阻抗差异,因而造成地震反射图像上0.10 s附近的强振幅掩盖了0.22 s的反射波组,岷县强震记录频谱也显示为单峰值形态。横波勘探在WUD台获得的地震图像显示分别在0.22 s和0.50 s处有两组比较明显的反射波,其所对应的场地潜在响应频率分别为2.3 Hz和1.0 Hz,WUD台的强震记录频谱的形态也明显受这两个波阻抗界面的影响;通过对比地脉动与地震记录的频谱图,认为场地结构对地震信号与一般地脉动信号的影响是有差别的。研究表明：（1）剪切波的强阻抗界面深度及其平均波速是控制场地频谱主频的主要因素,近地表地层中阻抗强的界面对地震波的改造作用占主导地位;（2）近地表松散覆盖层的波速结构影响着场地地脉动频谱与地震动频谱的谱形变化;（3） 一般情况下,浅部强波阻抗界面对地脉动频谱特征的影响可能大于深部（百米以内）,强震作用下深部波阻抗界面会使场地的响应主频向比其脉动基频更低的频段发展。     

土层时域分析中黏滞阻尼形式的比较

时域分析中采用粘滞阻尼反映小应变条件下土的阻尼特性,瑞雷阻尼则是常用的黏滞阻尼形式。本文基于有限差分方法,构建一组数值计算模型,以实际地震记录作为输入,以不同的土层条件作为分析对象,采用加速度、位移和反应谱指标评价了瑞雷阻尼形式对土层地震反应的影响,并将不同阻尼形式下的计算结果与响嘡台阵真实记录进行了对比分析。计算结果表明:阻尼形式对加速度反应和反应谱的影响显著,对位移反应影响有限,但位移幅值沿土层高度的变化规律较复杂;不同阻尼形式时反应谱短周期段的谱值差别明显,而对反应谱长周期段谱值影响有限;高频地震动激励,深软土层中不同阻尼形式的计算结果离散性大;在确定阻尼形式时要综和考虑土层特征和地震动频谱特性,只考虑土层卓越频率的阻尼形式会低估土层地震反应。对于长周期地震动输入,本文建议目标频率取土层第3阶频率,对于高频地震动,目标频率可取为反应谱峰值对应频率。     

云南丽江峡谷的场地放大

分析S波土层/基岩和脉动水平/垂直的频谱比,分别得出了位于丽江峡谷南段、中段和北段的丽宾、白沙和玉龙3个台站的场地放大．使用的资料是1996年2月3日云南丽江MS＝7.0地震余震的数字记录．在1～4 Hz频率范围内,丽宾台S波东西分量土层/基岩频谱比最大,达4.5;丽宾台脉动土层北南/垂直频谱比接近1,东西/垂直频谱比约为4.5,且与上述土层/基岩频谱比相同．表明脉动的垂直和北南分量未被土层放大,单台Nakamura法可用．用此法进而求出了白沙和玉龙的脉动频谱比,它们具有同丽宾脉动频谱比类似的特征．在上述频率范围内,两台的北南/垂直频谱比接近1,而东西/垂直频谱比白沙台约为6,玉龙台约为4.5．在丽江峡谷有横越峡谷的方向性场地响应特征．      

通过InSAR与GPS数据融合获取汶川地震同震三维形变场

针对In SAR与GPS两类独立的观测数据,利用广义测量平差理论中方差分量估计法,合理分配权重,有效地融合了这两类观测数据,从而估算出了地表在三维方向上的形变场。以四川汶川地震为例,利用In SAR干涉测量结果和一定数量的GPS观测值,通过该方法获取了地震断层两侧高相干区域上三维形变场,清晰地显示了汶川地震的逆冲和右旋走滑分量的位置分布整体特征。结果表明,在EW、SN和UD方向上地表形变量与GPS结果能够很好地吻合,融合结果在三维方向上的均方根误差均不超过5cm,证明了该方法能够得到精度较高的地震同震三维形变场,也揭示了利用方差分量估计法对相互独立数据之间有效融合的可行性。     

正常工况下大型岸桥地震瑞利阻尼系数计算方法及试验研究

针对大型岸桥地震响应分析中不同的瑞利阻尼系数会导致计算结果存在较大偏差,基于相似模型试验数据与仿真计算结果的对比分析,并综合考虑岸桥边界约束等因素,借鉴工程中常用的瑞利阻尼系数计算方法改进了岸桥结构的阻尼系数计算方法及频率选取方式。利用仿真方法和振动台模型地震试验对比分析不同瑞利阻尼系数下岸桥结构的动力响应,结果表明：瑞利阻尼系数计算方法和频率选取对岸桥结构地震响应的影响随着地震加强而提高,当加速度峰值为0.4g、0.62g,现有的阻尼系数计算方法得到的仿真结果与试验值之间的平均误差超过20%,而采用改进后的阻尼系数计算方法,岸桥地震仿真结果与试验值误差都在10%以内。     

鹤岗地震台阵记录的矿震与天然地震频谱特征分析

基于鹤岗地震台阵勘选数据,分析各子台记录的矿震和天然地震的频谱特征,从各子台频谱一致性角度对观测场地进行评估;采用希尔伯特-黄变换（Hilbert-Huang,简称HHT）方法,分析矿震和天然地震的时频特征。结果显示：勘选记录的地震频谱特征与已有研究一致,各子台特征也较一致,该勘选场地适合建设台阵;由经验模态分解（EMD）后的本征模态函数（IMF）分量可以明显识别出矿震面波,矿震和天然地震的HHT谱的时频特征有明显区别。     

武汉交通学校群楼爆破拆除塌落振动分析

为了分析一次性爆破拆除多栋建筑造成的地面振动的特征及对周边建筑物的影响,对武汉交通学校群楼爆破拆除中的地面振动进行了测量,并对实测的塌落振动的峰值、频谱特性进行分析。结果表明:此次监测记录到的峰值频率在5～10 Hz,对比高架桥以及单一高层结构爆破拆除数据,倒塌叠加使得振动能量在频谱上分布更加离散,其峰值频率与周边结构自振频率相差变大,周边建筑共振的危险性降低;对于周围的结构而言,水平振动持时大于竖向振动,但水平振动幅值明显小于竖向振动;爆破塌落振动的竖向分量对周围结构的威胁较大,应采取有效的缓冲及隔振措施;由《爆破安全规程》和周边建筑爆破前后主振频率分析可知,本次爆破拆除工作未对周边建筑造成破坏性影响,验证了群楼爆破拆除方案的高效性和安全性。     

太原基准地震台和东山地震台地脉动信号分析研究

应用太原基准地震台和东山地震台2007年至今的数字化资料进行研究,得到太原台、东山台地脉动噪声RMS值和功率谱密度,及其相应的卓越周期,找出两个台主要干扰源的频带范围。另外,采用Matlab提供的FFT算法对整点地震记录进行频谱计算,对2010年6月5日发生的太原市阳曲Ms4.6地震前两个台记录的数字地脉动信号进行实时连续跟踪对比观测和试验,捕捉临震特殊频率波动现象,作为一种可能的"地震前兆"作探索性的研究。所得结果对去除数字地脉动信号背景干扰及分析预报工作具有借鉴作用。     

地磁HHT频谱分析在地震预测中的应用

利用希尔伯特-黄变换方法,对成都、重庆、拉萨地磁台记录到的汶川MS 8.0地震、汶川地震余震地磁数据进行分析处理,发现在4级及以上中强度地震前3个月内地磁相对观测HHT频谱中能观测到一定程度的地震前兆异常,各分量的优势频率大部分在0.01 Hz,但并不是距震中300 km内的每个台站的地磁相对观测分量HHT频谱中都能明...     

感应式磁力仪和磁通门磁力仪数据对比分析

采用经验模态分解方法(EMD)提取感应式磁力仪(SCM)北向分量(X)记录到的地磁脉动,分析其记录地磁脉动波形、主频与磁通门磁力仪(GM4)水平分量(H)记录地磁脉动的差异性,二者记录脉动波形基本相似,主频一致。GM4水平分量(H)数据一阶差分与SCM北向分量(X)1HZ数据相关分析为负相关,子午工程东经120°E子午链和30°N纬圈链地磁台站SCM数据提取地磁脉动,可以看到地磁脉动的振幅、谱幅度随着经纬度的减小而减小,主频在各个纬度几乎都在9 m Hz左右。     

沿台湾梅山断层观测地面旋转和平移运动的台阵布设:进展报告

对日本(Takeo,1998)和台湾地区(Huang et al,2006;Liu et al,2009)的地震近场测量显示,地面旋转运动的测量值比经典弹性理论得到的预期值高出很多倍。为了在地震学和地震工程学层面上研究近场地震的细节,台湾气象机构(CWB)在台湾嘉义中正大学布设了4套仪器,正在监测一个多世纪前的1906年曾发生过大地震的梅山活断层的地面旋转和平移运动。这次观测布设的仪器是:(1)在自由场地32个测点的地震台阵;(2)在大楼内32个测点的地震台阵;(3)带有宽频地震计和加速度计的6通道仪器;(4)带有加速度计和外设旋转速度传感器的6通道仪器。本文是有关该台阵布设的进展报告。虽然从2007年12月12日到2008年7月3日,所布设的4套仪器中的一套或多套已记录到24次近震,但我们仍在对设备进行升级,改善现场观测。     

地磁HHT频谱分析在地震预测中的应用

利用希尔伯特-黄变换方法,对成都、重庆、拉萨地磁台记录到的汶川M_S 8.0地震、汶川地震余震地磁数据进行分析处理,发现在4级及以上中强度地震前3个月内地磁相对观测HHT频谱中能观测到一定程度的地震前兆异常,各分量的优势频率大部分在0.01 Hz,但并不是距震中300 km内的每个台站的地磁相对观测分量HHT频谱中都能明显地观测到异常,这可能与台站所处的构造位置有关。     

地震预警中两种利用卓越周期估算震级方法的比较

利用地震P波初始信息快速估算震级是地震预警系统中的重要部分之一,文中详细介绍了地震预警研究中常用的两种卓越周期估算震级方法:τpmax方法和τc方法。为了评估这两种方法哪一种震级估算精度更高,文中通过设置不同的估算震级时间窗以及不同的滤波频带,利用震级范围4.1～7.9的22次地震的强震观测记录对这两种方法进行了比较分析。比较的结果表明:本文计算得到的τpmax值和τc值与震级之间均存在线性比例关系,与前人的研究结果一致;在相同的0.075～3 Hz带通滤波条件下,利用P波触发后3 s地震记录计算的τc值可获得最优的震级估计结果,τc与震级的相关系数为0.78,标准差为0.16。仅经过0.075 Hz高通滤波得到的τpmax值与震级的线性相关度比0.075～3Hz带通滤波得到的τpmax值与震级的线性相关度低,而是否经过低通滤波对τc值与震级的线性比例关系没有影响。建议在地震预警系统中优先采用3 sτc方法作为震级估算方法。     

井下地震计的P波接收函数正演计算及其稳定性研究——以首都圈地区为例

井下地震计波形记录的P波垂向分量存在频谱极小（spectrum null）现象,导致接收函数的结果不稳定.本文以首都圈地区为例,基于平面波入射的传播矩阵理论,发展了用于计算井下地震计的接收函数正演方法.在此基础上,分析了井下地震计波形垂向分量频谱极小现象,研究其对接收函数稳定性的影响.结果表明,井下地震计波形记录垂向分量的频谱极小开始出现的频率和地震计的埋深相关.该现象可造成反卷积提取的接收函数不稳定,且不稳定情况出现在频谱极小附近的频段,可通过选择合适的高斯因子压制其对接收函数的影响.