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     

川滇地区水平向强地震动衰减关系研究

利用近几年在川滇地区破坏性地震及汶川地震强余震中获得的951条加速度记录, 通过选取合适的衰减关系形式和距离参数, 经统计获得了川滇地区水平向峰值加速度与35个周期点对应的加速度反应谱(阻尼比0.05)衰减关系. 统计结果显示, 震级越大, 地震动随距离的衰减越慢; 加速度反应谱的短周期部分随距离的衰减明显快于长周期部分; 中强地震在近场也会产生较大的峰值加速度和较高的短周期加速度反应谱. 由于统计资料的非完整性, 本文统计结果尚不宜直接应用于相关工程场地的设计地震动参数确定中. 但本文结果与目前由转换方法得到的我国西部地震动参数衰减规律的较大差异提示: 进一步深入研究我国地震动参数衰减规律应是紧迫而重要的任务.      

为新区划图编制所建立的地震动衰减关系

介绍了建立新一代地震区划图所采用的地震动参数衰减关系的总体思路,并从资料、衰减关系分区、衰减关系模型、回归方法、转换等方面说明了地震动参数衰减关系的建立过程,给出了我国分区地震烈度和地震动参数衰减关系结果。新的地震动衰减关系的建立,具有如下特点:一是基于更加丰富可靠的强震记录和烈度资料;二是采用了具有大震近场饱和特征的地震动衰减模型;三是采用了使结果更加稳定的分步回归方法;四是在地震动衰减关系分区时考虑了地震活动性特征。与第四代地震区划图衰减关系相比,由于地震动衰减模型的变化和高震级强震记录的增加,高震级下的峰值加速度有所降低,而中强地震区的峰值加速度则在低震级时有所提高。     

考虑震源破裂方向的地震动衰减模型

本文基于Haskell的3源辐射谱模型,加上介质非弹性吸收项,几何扩散项和自由面放大效应,推演出峰值加速度和均方根加速度表达式。据此,建议一种考虑震源破裂方向的地震动衰减模型。用Morgan Hill和Imperial Valley两地震的峰值加速度资料,单震级统计分析结果表明,文中建议的地震动衰减模型是合理的。与Joyner和Boore所用的衰减模型相比较,剩余标准差可减少0.1——0.2。本文所考虑的震源破裂的地震动衰减模型,可分别用于不同断层类型的地震,如单侧和双侧走滑型地震及倾滑型地震,分别建立地震动衰减关系,进行地震危险性分析。文章最后给出了美国西部考虑震源破裂方向的地震动峰值加速度和均方根加速度的衰减关系。      

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.     

2016年2月6日美浓6.4级地震P-alert台网强震动记录初步分析

P-alert台网实时数据对地震预警及烈度速报和工程地震研究都是重要的补充,处理分析这些数据对客观衡量P-alert台网数据质量和数据用途有重要意义。对2016年2月6日台湾美浓ML6.4地震P-alert台网获取的记录进行了处理和初步分析,统计分析显示100gal以上加速度记录有112条,200gal以上加速度记录有33条,400gal以上加速度记录有7条,东西向最大峰值加速度为466.4gal,南北向最大峰值加速度为498.4gal,竖直向最大峰值加速度为258.6gal,最大仪器地震烈度为9.5度。竖直向峰值加速度和峰值速度比水平向峰值加速度和峰值速度衰减快。峰值加速度比峰值速度衰减快,观测峰值加速度和峰值速度与台湾西南地区峰值加速度和峰值速度衰减公式比较一致。计算得到了近场台站的永久位移,显示P-alert台网绝大多数永久位移在1cm到5cm之间,最大永久位移达8cm。     

Study of the attenuation relationship for the Wenchuan M_s 8.0 earthquake

Prediction of peak ground acceleration is an essential element in engineering seismology and it has received great attention in last few decades. In this paper, a comprehensive database of the strong-motion records of the 2008 great Wenchuan Ms 8.0 earthquake is analyzed to investigate the seismic attenuation relationship and the directivity effects. In contrast to most existing seismic attenuation models, the proposed model considers explicitly the directivity effect which has primary infl uence on the magnitude of ground motion. Bayesian model updating is used to obtain the model parameters and the associated uncertainty. Comparative study is performed with the well-known Boore-Joyner-Fumal empirical formula. Results show that consideration of the directivity effect is vital in modeling the seismic attenuation relationship.     

2014年云南鲁甸MS6.5地震峰值加速度震动图

综合考虑震中地区地质构造背景、震源机制解结果、余震分布以及我国西部地区地震动参数衰减特征,运用考虑场地效应的震动图快速生成方法,将收集到的62组强震台站的峰值加速度作为插值使用,估计了2014年8月3日云南鲁甸M_S6.5地震峰值加速度震动图. 利用地震后获得的强震记录计算了强震台站观测值与借助经验性衰减关系得到的估计值之间的系统偏差,校正了缺少台站地区借助经验性衰减关系得到的估计值,获得了校正后的峰值加速度分布图. 结果显示,鲁甸M_S6.5地震的地震动峰值加速度随距离的衰减速度比前人对我国西部衰减统计的结果更快,对数偏差校正的结果更符合本次地震的衰减规律. 校正后的峰值加速度大于40 cm/s2的区域面积近8000 km2,比未经校正的峰值加速度大于40 cm/s2的面积减小了40%左右.      

鲁甸地震强震动记录与地震动衰减模型的对比研究

利用2014年鲁甸M_S6.5地震断层距小于300 km的32个自由场地观测台站的地震动加速度记录,分析了地震动峰值加速度(PGA)和峰值速度(PGV)的空间分布特征,并对已有地震动衰减模型中的NGA-West2四个模型和1个中国川藏区模型进行了比较分析.研究表明,地震动PGA和PGV衰减最快的方向与断层主破裂方向一致.在整个断层距(R_(rup))范围内大多数台站的地震动PGA、PGV和加速度反应谱值(Sa(T=0.1、5.0 s))均位于NGA-West2四个模型预测曲线的±1倍标准差之外.PGA、PGV和Sa(T=5.0 s)的事件内残差均值在-1.43～-0.74之间.Sa(T=0.01～5.0 s)事件内残差均值在整个距离范围内均表现出系统性偏负.NGA-West2四个模型的PGA事件内残差的空间分布特征相似,其最大正值和最大负值分布区域的震源-场地方位角约为-90°和90°,与主破裂断层方向垂直,所处地势较为平坦且台站场地V_(S30)相对较大.NGA-West2四个模型总体上会较大地高估鲁甸地震整个断层距范围内各个周期尤其是短周期(T1.0 s)的地震动加速度反应谱值.考虑本地区实际地震资料的中国川藏区地震动衰减模型也会在一定程度上高估鲁甸地震大多数台站的地震动加速度反应谱值,但是相对于NGA-West2四个模型,其预测值更接近鲁甸地震的实际观测值.     

Engineering Ground Motion Modeling in the Near-Source Regime Using the Specific Barrier Model for Probabilistic Seismic Hazard Analysis

—The specific barrier model is used for the first time to simulate ground motion accelerations for the purpose of probabilistic seismic hazard analyses at sites near a dominant fault system. It incorporates the simulation of fault geometry and the relationship between the stress drop and seismic moment to estimate the number of cracks on the fault for the specific barrier model. Radiated direct shear waves are established following Boore’s (1983) procedure. The simulated peak ground accelerations (PGA) are then calibrated by strong-motion data. Basically, the model is of uniform source, and the directivity of the source is not taken into consideration. The results show that the calibrated PGA values are not sensitive to the relationship between the stress drop and seismic moment. However, the calibrated PGA values may increase about 20 percent for sites near the fault when the cut-off frequency,?f _max?, is raised from 5 Hz to 10 Hz. The variability of the simulated ground motion is, in general, smaller than that of the empirical strong-motion data shown in the literature. This may be improved by adding randomness into the parameter of ?f _max and uncertainties into the empirical relationships adopted in the model. The simulated attenuation curves may be used to judge which types of conventional attenuation equations are better at representing the attenuation of PGA for sites near the fault, especially for large earthquake events.     

南北地震带南段水平向地震动衰减特征

地震动衰减关系作为抗震救灾的重要依据,一直都是现代地震学研究的重点之一.本研究使用南北地震带南段区域2009—2016年共217个地震事件获得随震中距变化的水平向地震动峰值速度(PGV)和地震动峰值加速度(PGA)经验衰减关系,并计算场地响应.研究结果显示PGV衰减关系的拟合效果较PGA更好,两者的距离衰减系数会随事件矩震级增大呈线性减小;相较于大矩震级事件,中矩震级事件在近场可能产生较衰减关系理论值更大的PGV和PGA,同时衰减关系的拟合标准差会随事件矩震级的增大而减小.进行场地响应校正后的PGV和PGA更加符合经验衰减关系,PGA的场地响应影响较PGV更强但两者的趋势一致,并与该区域前人计算得到的地壳Qs值分布对应,表明地壳介质放大或压制地震波振幅和其传递地震波能量的能力是相关联的.本文结果一定程度上揭示了南北地震带南段的地震动强度衰减特征,为未来中国西南部的抗震减灾工作提供了重要的参考.     

湖南地区分布式地震活动性模型在PSHA中的应用研究

本文采用了空间光滑地震活动性模型,该模型无需潜在震源区划分,同时发展了概率地震危险性分析新方法。根据三种地震目录资料建立了三种地震活动性模型,利用高斯光滑函数获得了湖南区域内的比值分布特征,使用了两种典型的衰减模型,计算了50年内超越概率10％的地震动峰值加速度（PGA）分布。其分析结果显示PGA分布特征与中国地震动参数区划图大体一致,部分区域PGA提高,PGA达0．05g的区域显著扩大,其中包括邵阳、湘潭、吉首、怀化等重要城市,而这种PGA分布特征与该地区地震活动性特征是一致的。概率危险性曲线的结果表明常德等地区的潜在地震危险性比湖南区域内其他城市高。表明此模型用于地震危险性计算中是简便易行的,且具有较高的精度。尤其对于地质和地震构造信息缺乏的弱震区和中强震区,该方法作为替代方法并有着广泛的应用价值。     

芦山地震强地面运动之阿里亚斯强度及Newmark位移特征研究

本文以芦山地震强地面运动记录为基础资料,研究了阿里亚斯强度和Newmark位移两个地震动参数的空间分布特征、衰减特征以及与其它地震动参数的相关性.研究结果表明:阿里亚斯强度的空间分布与地震断层空间展布和地震破裂方向具有相关性;阿里亚斯强度与峰值加速度(PGA)有较好的相关性,场地条件对二者的相关性具有显著影响,PGA相...     

Direct use of PGV for estimating peak nonlinear oscillator displacements

A predictive model is presented for estimating the peak inelastic oscillator displacements (S_d,ie) from peak ground velocity (PGV). The proposed model accounts for the variation of S_d,ie for bilinear hysteretic behavior under constant ductility (µ) and normalized lateral strength ratio (R) associated with postyield stiffness ratios of α=0 and 5%. The regression coefficients are based on a ground‐motion database that contains dense‐to‐stiff soil site recordings at distances of up to 30 km from the causative fault. The moment magnitude ( M ) range of the database is 5.2? M ?7.6 and the ground motions do not exhibit pulse‐dominant signals. Confined to the limitations imposed by the ground‐motion database, the model can estimate S_d,ie by employing the PGV predictions obtained from the attenuation relationships (ground‐motion prediction equations). In this way, the influence of important seismological parameters can be incorporated to the variation of S_d,ie in a fairly rationale manner. This feature of the predictive model advocates its implementation in the probabilistic seismic hazard analysis that employs scalar ground‐motion intensity indices. Various case studies are presented to show the consistent estimations of S_d,ie by the proposed model. The error propagation in the S_d,ie estimations is also discussed when the proposed model is associated with attenuation relationships. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.     

2016年8月24日意大利佩鲁贾M_W 6.2地震动特性

2016年8月24日在意大利佩鲁贾地区发生M_W 6.2地震,截至北京时间2016年8月25日8时,共获得强震记录192组,分析地震动PGA、反应谱以及能量参数的衰减特征。研究结果表明:(1)峰值。此次地震PGA100 cm/s~2记录的水平平均反应谱在短周期明显大于欧洲的设计谱。两水平方向平均反应谱谱比小于1.5,并且在短周期(T0.5 s)谱比差值变化较大,说明此次地震EW向地震动对短周期结构物影响较大;(2)衰减特性。整体看来,此次地震中的PGA值均不同程度低于中国第五代区划图中的中强地震区、中国西部地区、美国西部地区以及欧洲中小地震衰减模型的预测值,且衰减快。Arias强度的衰减变化趋势与Travasarou等的理论模型基本一致,但均小于理论模型值;(3)持时。此次地震的相对持时随震中距增大有逐渐增大趋势,持时均大于Kempton及McQuire的理论模型,表明此次地震的能量释放时间较长。此次意大利地震的地震动参数特征研究表明,该地震具有能量衰减快、持续时间长、对短周期结构物影响较大等特点,验证了此次地震破坏集中在近场、远场震害相对较轻的结论,这也是造成本次地震灾害严重的主要原因。     

中强地震活动区地震动衰减关系的确定

地震动衰减关系是影响地震安全性评价特别是地震区划结果的重要因素.我国现行的地震动衰减关系主要是依据6级以上地震的地面运动资料得到的,并没有考虑中强地震的衰减特性.为此,文中利用现有的烈度资料和其他可供参考的研究成果来建立我国中强地震活动区的地震动衰减关系.收集了我国华中、华南、东北等地区的51次地震的烈度等震线资料,运用单随机变量加权最小二乘回归法得到中强地震活动区烈度衰减关系.然后以美国西部地区为参考地区,运用缺乏地震动参数的地震动估计方法-地震对映射法得到中强地震活动区峰值加速度和有效峰值加速度衰减关系.最后,通过与我国强地震区和中强地震区已有的烈度衰减关系和地震动衰减关系的对比,验证了得出的我国中强地震活动区烈度衰减关系和地震动衰减关系的合理性.     

Preliminary analysis of the hanging wall effect and velocity pulse of the 5.12 Wenchuan earthquake

A preliminary study of the PGA attenuation, hanging wall effect and velocity pulse characteristics from the 2008 Wenchuan earthquake of Ms =8.0 is described in this paper. The study was carried out through analyses in the time and frequency domains of main earthquake records. In the PGA attenuation study, records from 316 stations less than 1000 km from the surface rupture of the fault were used as a database and attenuation relationships were developed and compared with some existing relationships that are widely used in mainland China, Chinese Taiwan and the US. At the same time, records from 28 stations less than 100 km from the fault were used to study the hanging wall effect and velocity pulse characteristics of this earthquake based on the distribution of PGA, PGV, spectral acceleration, and the velocity pulse peak, and the results are compared with the 1999 Chi-Chi earthquake. In addition, the large PGAs of the UD components observed in this event are also discussed in this paper. From the results of the preliminary study, some conclusions are developed and suggestions for further research are proposed.     

Attenuation of peak ground acceleration in central california from observations of the 17 october, 1989 Loma Prieta earthquake

The strong ground motion produced by the 17 October, 1989 Loma Prieta earthquake in northern California was recorded at over 100 stations. Accelerograms were generated at sites with significantly different geology, including land fill and soft sedimentary soil sites. In this study, the attenuation characteristics of the peak vertical and horizontal ground accelerations are studied for freefield recording conditions within 100 km of the source by the application of a non-linear multi-regression procedure. Two sets of attenuation models for weighted and unweighted observations are compared with those reported by other investigators for this earthquake and for regional and worldwide data. The peak ground acceleration (PGA) observations for this earthquake exceed previous predictions of standard attenuation models, particularly beyond 30 km (approximately 60 percent at 50 km). Higher attenuation of the vertical component compared to the horizontal is confirmed. The regression considers site geology as an independent parameter. Soil sites display as much as 23 per cent amplification relative to rock sites for horizontal PGA and as much as 40 per cent for vertical PGA. Amplification of the ground motion at sites characterized by soft soil geology is examined by comparing the recorded PGA with the corresponding prediction at sites underlain by stiff soil. Eight of ten of the soft soil sites display significant amplification relative to stiff soil sites (as much as 300 per cent for horizontal and 200 per cent for vertical components). Particular attention is paid to the so-called anomalous observations at distances beyond 50 km. The anomalous observations between 50 and 80 km may be attributed to various factors such as geology, basic geometry, azimuthal dependence, source mechanism and normal scatter of observations.     

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。      

台湾集集地震近场地震动的上盘效应

1999年9月21日（当地时间）台湾集集7.6级地震是一个逆断层型地震．用回归分析法对台湾集集地震的加速度峰值数据进行分析，得出了这次地震的水平与垂直向的加速度峰值衰减关系．从残差分布上看，位于断层上盘和下盘上的加速度峰值与从衰减关系所得到的结果相比存在不同的系统偏差，断层上盘地表的加速度峰值较高，而下盘地表的加速度峰值较低．从这次地震的加速度峰值分布等值线图上也可以看出，加速度峰值的分布相对于断层呈现明显的不对称性，上盘衰减较慢而下盘衰减较快．在近断层强地面运动研究、地震危险性分析、设定地震研究与震害预测等工作中，应考虑可能地震的震源机制特点，以便使所用的衰减模型更能反映不同地震环境地区的地震动分布特征．