中国大陆地区地震动时程强度包络函数研究

地震动时程强度包络函数可描述地震动幅值的变化特征,主要用于地震安全性评价中的人工合成地震动。目前,国内工程最常用的强度包络函数参数的衰减关系是利用美国西部强震动记录统计得到的结果。本文以研究更适合我国大陆地区的强度包络函数参数及衰减关系为目标,基于中国大陆地区基岩场地强震动观测数据,采用目前广泛使用的三段式强度包络函数模型,运用70%能量持时法确定上升段持时t1和平稳段持时ts,利用统计回归方法确定衰减因子c,最终通过加权最小二乘法确定了我国基岩场地水平向和竖直向加速度时程强度包络函数参数及其衰减关系公式。通过与国内最常用的时程强度包络函数参数的衰减关系对比发现,上升段持时t1与震级之间有明显的相关性,而后者则与震级无关,下降段衰减因子c在远场普遍大于后者的研究结果。     

中国东北及邻区竖直向地震动强度包络函数参数的确定及其衰减关系

选用2008—2019年中国东北及邻区27次地震竖直向105条强震动记录,以三段式强度包络函数模型为目标,利用加权最小二乘回归方法,尝试建立了东北及邻区竖直向地震动时程强度包络函数参数的衰减公式,以使我国的地震动区域划分更具有普遍性。同以往的研究类似,上升段持时t₁和平稳段持时t_s的确定方法采用了70%能量持时法。所选地震的震级为3.3—5.8级,最大震中距为371 km。基于土层场地的竖直向记录,通过与我国目前常用的时程强度包络函数参数的衰减关系进行对比分析发现,t₁与震级之间有明显的相关性,实际应用中应考虑震级对t₁的影响;地震整体持时较短造成t_s上升趋势随距离的增加而变缓;下降段由衰减系数c的变化可见,记录整体衰减较快。     

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.     

2011年缅甸M7.2地震强震动观测记录初步分析

简要介绍了2011年3月24日缅甸勐帕亚M7.2地震发生后,云南强震动台网中心55个台站接收到的强震动记录及其初步处理结果,并对地震动衰减关系拟合、频谱随震中距的震域变化及地震动持时特征进行了分析.结果表明:由云南地区强震动记录资料拟合的地震动衰减关系相对于大陆区域的地震动衰减关系,与此次强震动记录具有更好的相关性.地震动加速度卓越频率依Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类场地及楼房结构而依次变低,且随着震中距加大,强震动记录主频值呈变小趋势.场地类别对地震动水平分量持时的影响比竖向分量更明显一些.最后对仪器触发范围、方式、响应半径问题进行了探讨.     

我国大陆地区地震动衰减关系研究进展

地震动衰减关系是场地地震动估计的主要方法之一。本文首先对地震动衰减关系式的发展作了简要的阐述;其次,分析了胡聿贤先生提出的借用法的重要性,回顾了我国衰减关系的发展历程,并重点介绍了水平向地震动、竖向地震动及其它地震动参数衰减关系的研究进展;最后,讨论了衰减关系研究中存在的问题,并提出了发展强震动数据库和缺乏强震记录地区衰减关系的建议。      

川滇地区中小震地震动衰减特征分析

利用2007年以来川滇地区24次中小型破坏性地震(Ms4.7～6.7)的基岩场地和土层场地的强震动记录,分别统计获得了川滇地区水平向基岩场地和土层场地的地震动峰值及加速度反应谱衰减关系.通过与俞言祥等2006年基于转换方法得到的我国西部基岩地震动衰减关系的对比,验证了本文衰减关系对利用中小地震进行地震动估计的可靠性.同时,根据强震动数据随震级以及震中距的分布,分析了本文结果的适用性和可靠性.     

基于信息论方法分析我国典型地震动衰减关系

近年来我国强震数据逐渐增多,为了比较和分析我国的几个典型地震动衰减关系,采用一种信息论方法,基于实际地震动记录,计算选取的地震动衰减关系模型的对数似然函数值,通过对数似然函数值对模型进行排序,并给出相应的权重及排名,分析了不同衰减关系对地震动的预测能力。研究表明:针对于我国西部强震数据,基于强震动记录建立的衰减关系的预测结果更接近于实测地震动数据。研究结果可为地震动记录信息不完善或缺乏强震数据地区的地震动衰减关系选取提供参考。     

地震动峰值加速度衰减关系对中国西部地区的适用性分析

地震动参数衰减关系描述了地震动参数随震级和距离等因素的变化情况,选取合适的地震动衰减关系是地震危险性分析中确定工程场地地震动参数的关键环节。本文收集、整理和分析了中国西部地区2012年3月9日—2017年9月16日间发生的42次地震事件中获取的强震动记录资料,并选择了3个国际上基于不同地区强震动记录数据建立的地震动加速度衰减关系(ASB11、SCEMY97和LLCS11),开展了加速度衰减关系计算结果与中国西部强震动记录值的对比研究。比较了衰减关系峰值加速度的预测中值与实际记录值之间的差异,并分析了其残差随震级和距离的变化。得到了以下结论:①相比于SCEMY97和LLCS11,ASB11更适合于中国西部地区;②研究中国西部地区的衰减关系时,有必要考虑高频地震动的震级饱和现象。同时,对于如何修正已有衰减关系以使其更适合于中国西部地区给出了相应的建议。     

河北文安5.1级地震首都圈实时强震动台网加速度记录分析

通过分析首都圈实时强震动台网对文安5.1级地震的强震动记录及其加速度等值线图的对比,结果表明:(1)仪器记录峰值加速度衰减特性可以反映地震宏观特征;(2)仪器记录峰值加速度衰减关系可以作为基岩水平理论衰减关系峰值加速度的一种标定方法;(3)这次地震为我们今后进行强震动观测提供了重要的经验启示及改进方向.     

汶川强余震流动观测与典型余震记录分析

2008年5月12日汶川大地震发生后,我国大陆的固定强震动台网获得了大批的主震加速度记录,中国地震局同时迅速组织开展了余震强震动流动观测任务.通过结合汶川地震余震趋势及其空间分布特征,此次流动观测沿龙门山断裂附近布设了59台强震动仪器,观测期间发生了超过万余次的余震,并获得了3000多组3分量的强余震记录.本文选取了4次震级为6.0左右的较强余震中获取的强震动记录进行简要谱分析及衰减关系对比,旨在为进一步结合主震记录,研究近场地震动特性、地震动衰减规律等地震工程相关的科研工作提供宝贵的基础资料.最后本文针对此次流动观测部分记录出现的异常现象进行初步探讨,给出了两种解释原因.汶川地震的流动观测充分表明,在大地震发生后,及时有效地开展强震动流动观测是十分必要的.     

Attenuation characteristics of peak acceleration in North China and comparison with those in the eastern part of North America

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＩｔｉｓｔｈｅｆｉｒｓｔｔｉｍｅｉｎｔｈｅｗｏｒｌｄｔｏｇｅｔｔｈｅｓｔｒｏｎｇｍｏｔｉｏｎｒｅｃｏｒｄｓｏｆａｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅｅａｒｔｈｑｕａｋｅｗｈｅｎｔｈｅＬｏｎｇＢｅａｃｈｅａｒｔｈｑｕａｋｅｏｎＭａｒｃｈ１０,...     

Study on Ground Motion Attenuation Relation in Shanghai and Its Adjacent Region

Based on intensity data in Shanghai and its adjacent region, the intensity attenuation relation is determined. Selecting the western United States as a reference area where there are rich strong ground motion records and intensity data, and by determining ground motion attenuation relation in an area lacking in strong ground motion data, we obtain the ground motion attenuation relation in Shanghai and its adjacent region.     

重庆及邻近地区水平向基岩地震动加速度峰值与反应谱衰减关系

结合重庆及邻近地区地震烈度衰减关系,选择有丰富强震记录和地震烈度资料的美国西部作为参考地区,采用转换方法,得到重庆及邻近地区基岩水平地震动加速度峰值与反应谱衰减关系。     

Detection of soil liquefaction from strong motion records

During the recent earthquakes in Japan and the U.S.A. a number of records from liquefied‐soil sites have been obtained. The ground motion parameters from these sites were studied and several methods for detection of liquefaction from seismic records were developed. The methods, however, focus mainly on the horizontal ground motion and may interpret as liquefaction‐induced some records from soft‐soil deposits or records with dominant surface waves, at which sites the phenomenon was not observed. Besides, not all of the available records from liquefied sites were processed. In this paper, after examination of the ability of different types of ground motion parameters to indicate alone soil liquefaction we propose a new liquefaction detection method that simultaneously analyses instantaneous frequency content of the horizontal and the vertical ground acceleration. We also compare performance of the proposed method with that of the other liquefaction detection methods. The computations are carried out using a common data set including records from liquefied and non‐liquefied sites. Results show that the frequency‐related parameters and the proposed method detect more efficiently the occurrence of liquefaction from the seismic records. Copyright © 2001 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于实测记录分析场地因素对海底地震动特性影响

目前基于海底实测记录的分析发现海底与陆地地震动特性存在明显差异,但难以进一步确定海底地震动特性的影响因素。在以往研究的基础上对比同次地震中相邻海底台站间地震动特性的差异,并分析造成差异的原因。以日本K-NET地震台网中6个海底强震台站及其相邻不同场地条件陆地台站监测的8次强震记录为研究对象,通过分析强震记录的峰值加速度、水平放大系数谱、竖向与水平反应谱的比谱等,对比分析不同海底台站地震动的特性,以及海底台站与相邻不同场地条件陆地台站地震动特性的差别。研究发现：（1）海底与陆地竖向地震动存在明显差异;（2）不同海底台站间地震动特性亦存在较大差异和明显的规律性,海底场地条件、地形等场地因素对海底地震动特性的影响较大;（3）海底水平向地震动反应谱的特征周期较大,谱特性介于陆地中硬土与软土场地间。     

the faulting characteristics of 2008 wenchuan ms8.0 earthquake and its relation with strong ground motion

The 2008 M_S8 Wenchuan earthquake occurs on a high angle listric thrust fault. It is the first time that the near and far field strong ground motion was observed for such special type thrust earthquake. This paper jointly interprets the distribution of peak acceleration of ground motion data with seismogenic structure and slip propagating process to investigate how high angle listric thrust fault controls the pattern of strong ground motion. We found that the distribution of peak acceleration of strong ground motion during the Wenchuan earthquake has four distinctive features: 1)The peak acceleration of ground motion inside the Longmenshan fault zone is large, that is, nearly twice as strong as that outside the fault zone; 2)This earthquake produces significant vertical ground motion, prevailing against horizontal components in the near field; 3)The far field records show that the peak acceleration is generally higher and attenuates slower versus station-fault distance in the hanging wall. It is doubtful that the attenuation of horizontal components also has the hanging wall effect since no evidence yet proving that the unexpected high value at long distance need be omitted; 4)As to the attenuation in directions parallel to the source fault(Yingxiu-Beichuan Fault), the far field records also exhibit azimuthal heterogeneity that the peak acceleration of horizontal components decreases slower in the north-northeastern direction in which the co-seismic slip propagates than that in the backward way. However, the attenuation of vertical component displays very weak heterogeneity of this kind. Synthetically considered with shallow dislocation, high dip angle, and prevailing vertical deformation during co-seismic process of the Wenchuan earthquake, our near and far field ground motion records reflect the truth that the magnitude of ground motion is principally determined by slip type of earthquake and actual distance between the slipping source patches and stations. As a further interpretation, the uniqueness of high angle listric thrust results in that the ground motion effects of the Wenchuan earthquake are similar to that due to a common thrust earthquake in some components while differ in the others.     

2021年5月22日玛多MS 7.4地震地震动特征

为了研究2021年5月22日玛多M_S 7.4地震地震动特征,收集16个强震台的峰值加速度和其中9个台的强震波形数据,利用峰值加速度衰减及反应谱等分析玛多M_S 7.4地震强震动特征。结果表明,多数台站的PGA值都随震中距的增大而平稳下降,PGA的衰减特征与青藏区衰减关系间有较好的一致性;土层台与基岩台的加速度反应谱明显不同,震中距越小,短周期高频成分越多,衰减越快,震中距越大,长周期高频成分越少,衰减越慢;加速度反应谱的水平向与竖向比值曲线在4 s内呈现两峰一谷的现象,初步认为,距发震断层较近的野马滩1号大桥所受到的破坏及水泥路面的明显错断受水平向地震动作用的影响更大。     

近断层竖向与水平向加速度反应谱比值特征

显著的竖向地震动是近断层地震动区别于远场地震动的重要特征之一,为更合理地确定竖向地震动作用,研究了近断层区域竖向地震动的反应谱特征及其与水平向反应谱比值的影响因素.首先,选取1952—1999年世界范围内震级在M5.4—7.6之间的18次地震的地震动记录,研究竖向地震加速度反应谱及其与水平向加速度反应谱比值特征;然后统计分析了断层距、场地条件、震级以及断层机制对竖向与水平向加速度反应谱比的影响.结果表明,一般情况下竖向加速度具有更丰富的短周期分量,并且竖向加速度反应谱衰减较慢;断层距在20km以内的近断层区域、软弱土层场地、中等震级地震和逆断层大震级中长周期范围等条件下,具有较大的竖向与水平向加速度反应谱比值;在近断层区域的结构抗震设计中应充分考虑竖向地震动的影响.     

Ground motion attenuation of MS8.0 Wenchuan earthquake

The great M_S8.0 Wenchuan earthquake has been the most destructive earthquake since 1949 in China. The earthquake occurred no more than half a year after the establishment of the National Strong Motion Observation Network System (NSMONS) of China; what is more, the epicenter was located in the area with dense strong motion observation stations so that a large number of strong motion records of the main shock were obtained. In this paper, 501 strong motion records from 167 observation stations are utilized to establish the ground motion attenuation relations in three directions in the range of fault distance less than 600 km. The result shows the difference of seismic motion attenuation in two horizontal directions is insignificant. It is the first time that strong-motion records are used to establish the ground motion attenuation relations of the M_S8.0 earthquake in China.