2016年熊本MJ7.3地震的工程地震动参数模拟及分布特征分析

本文选取2016年4月16日日本熊本县M_J7.3 （M_W7.0）地震近场区域内K-net地震台网的47个强震台站所记录的加速度数据,运用经验格林函数法模拟分析此次地震主要的工程地震参数并给出了各工程参数的空间分布。通过对比分析得到结论如下:① 地震动时程的基本频谱的模拟结果较好,尤其是1—15 Hz的高频段内;② 在震源距小于50 km范围内,峰值加速度和阿里亚斯强度的观测值与模拟值拟合较好,二者在近场区域均以椭圆形向周围扩散衰减,且阿里亚斯强度的模拟值整体大于观测值;③ 卓越周期拟合整体较好,但在局部区域存在较大差异,模拟结果难以表征场地环境的复杂性。      

一种新的拟合地震动衰减关系的分步回归法

提出了拟合地震动衰减关系的一种新的分步回归法.该方法首先确定近场饱和项,再获得距离衰减项,最后确定震级项.作为算例,采用NGA项目美国西部地区的强震观测资料,对基岩场地自由地表加速度反应谱平台高度值衰减关系进行了回归.结果表明,采用此方法对实际资料的拟合不存在系统偏差,结果稳定,能反映强震地震动在近场的距离饱和与震级饱和特性.对远场数据考虑截尾效应,能使回归结果正确反映地震动的远场衰减特征.     

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。     

2010年新西兰MW7.0主震与2011年MW6.1余震近场强地面运动特征比较分析

2010年9月3日16时35分46秒新西兰南岛Greendale附近发生了M_W7.0地震, 震源深度约10.0 km. 2011年2月21日新西兰南岛又发生了M_W6.1地震, 为2010年M_W7.0主震后最大的一次余震, 震源深度约5.0 km, 发震断层为Christchurch南约9 km一条近东西走向逆冲的隐伏断层, 该地震造成Christchurch城内多处建筑物严重损毁. 本文分析了2010年新西兰地震事件M_W7.0主震与M_W6.1余震强地面运动的特征. 新西兰M_W6.1余震近场强地面运动整体高于M_W7.0主震. 将主震和余震的强震观测记录分别与新一代衰减关系(NGA)进行对比, 发现余震强震观测数据整体高于其震级对应的NGA. 分别选取距离主震和余震震中最近且强震观测记录最高的两个台站(GDLC台站和HVSC台站)作为参照台站, 建立动态复合震源模型(DCSM)及有限断层随机振动模型(SFFM)进行强地面运动的模拟计算, 分析两种模型的模拟结果并对比二者的优势及局限, 以便在未来工作中更好地通过模型计算强地面运动特征, 实现区域化特征快速、 实时分析及局部重点、 细致分析相结合的目标.      

区域数字地震台网近距离面波震级MS的测定

使用福建区域数字台网7个宽带台观测到的47个发生于台湾地区的浅源强震(M_S ≥ 5)的近距离面波记录,量算了水平向乐夫波的最大合成振幅及震中距离,测定了所有这些强震的近距离面波震级MS。并将结果与国家台网公布的远距离平均MS震级进行比较和统计分析。结果表明,近距离测定的面波震级比远距离测定的M_S 有较大偏差。震级越小、距离越近,差异越大。对于区域地震台网测定的M_S 震级,需要做必要的修正,才能使其测定结果尽可能接近于国家台网公布的平均M_S 震级。文中还讨论了近距离和远距离面波震级测定差异的原因,及其修正办法。可供区域数字宽带台网速报本区域发生的近距离强震面波震级时参考。     

四川及邻区地震动衰减关系

根据地震构造环境和震害分布特点, 将四川及邻区划分为西南地区和四川盆地地区. 收集了西南地区96次、 四川盆地地区40次近代破坏性地震资料, 并对各次地震的震级参数进行了统一校核. 按照该地区震中烈度与震级、 有感半径与震级的统计关系, 对地震烈度衰减进行了近场与远场特征控制, 建立了地震烈度沿长轴、 短轴和平均轴的衰减关系. 统一了中国与美国面波震级的震级标度, 利用最新得出的美国西部基岩水平向地震加速度反应谱衰减关系, 采用考虑地震加速度的近场距离饱和与震级饱和特征的衰减模型, 转换得到了该地区的基岩水平向地震加速度反应谱衰减关系.      

2016年10月30日意大利MW6.6地震破裂方向性效应对地震动参数的影响

2016年10月30日意大利中部发生了M_W6.6地震,这是继8月24日M_W6.2地震后的又一次浅源破坏性地震,意大利国家强震台网在此次地震中获得了丰富的强震动三分向加速度记录。本文从工程强震动数据中心下载了三分向加速度记录,经基线校正和滤波等常规数据处理后发现,强震动体现出明显的方向性效应。根据震源机制解将强震动台站分为破裂前方区域的NW组和破裂后方区域的SE组,采用最小二乘法回归了不同分组的地震动峰值加速度、反应谱和持时的衰减规律,得出断层破裂方向性对地震动参数的幅值影响较大,在断层距相同的情况下,破裂前方区域的加速度和加速度反应谱幅值均高于破裂后方区域,而破裂前方区域的地震动持时远小于破裂后方区域,破裂方向性显著。      

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。     

基于频谱分析的矩震级测定方法——以山西地震带为例

矩震级M_W是目前量度地震大小最理想的物理量,已成为国际地震学界开展研究的首选震级。对于中强地震事件,矩震级M_W通常可以利用长周期地震波,基于矩张量反演计算获得;对于约3级以下的地震事件,直接进行矩张量反演有时会产生较大误差。本文以山西地震带为例,利用山西地震台网数字波形资料,开展研究区Q值函数模型的分析评估与基于频谱分析的矩震级测定。研究结果表明,基于Q值函数Q(f)=299.4f^0.563计算的频谱M_W更接近矩张量反演的M_W,与Q值模型参数Q₀、α和κ的优化组合结果存在较好吻合;对于3.6≤M_L≤5.1地震事件,基于频谱分析计算得到的矩震级与基于矩张量反演矩震级较接近。在已具有详细的区域非弹性衰减模型基础上,基于频谱分析快速测定中小地震的矩震级具有可行性。     

地震动峰值参数衰减规律的研究

震级和地震波传播途径均有测量误差和不确定性。本文考虑震级和距离的不确定性,用作者提出的回归多随机变量间相关关系的一致加权最小二乘法,对地震动水平峰值加速度(PGA)、速度(PGV)和位移(PGD)的衰减关系进行了研究,在衰减模型中考虑了地震动的近场距离饱和与震级饱和特性。研究结果表明,考虑震级和距离的随机性后,地震动的距离与震级标定系数比常规方法增大16—28％,大震的地震动估计值及小震近场的地震动估计值均高于用常规方法得到的结果;高频地震动具有明显的近场距离与震级饱和特性,且距离饱和范围随震级的增大而加宽;场地条件对地震动衰减规律有明显影响,同时这一影响又同距离和震级密切相关。本文预测结果与新近发生的三大地震(M_s=8.1,7.8,7.1)的观测资料很吻合。     

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.     

芦山地震地震动上下盘效应研究

2013年4月20日的芦山7.0级地震是继2008年5月12日汶川8.0级特大地震之后,发生在龙门山断裂带上的又一次大震级逆冲型地震.与汶川地震相比,芦山地震的发震断层没有地表出露,断层的滑动角更大,其逆冲性质更强烈.本文挑选了芦山地震中断层距小于200km的45条强震动记录,基于地震动衰减关系进行统计分析,对比了上盘和下盘台站地震动参数相对于衰减关系的对数残差.结果表明：芦山地震的上下盘效应明显,近断层上盘地震动的高频成分要高于同断层距的下盘;上盘地震动衰减要明显快于下盘.地震动衰减关系用简单的一个距离参数很难描述近场断层尺寸效应的影响,也很难模拟地震动上下盘效应.因此,在近场强地面运动模拟中,应多考虑有限断层模型,以模拟断层的尺寸效应.     

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.     

地震动滞回能量谱衰减规律研究

本文选用美国西部California州15次较大地震中的266条强地震动记录,利用衰减关系建立了滞回能量谱,分析了场地条件、延性系数、震级及距离等参数对滞回能量谱的影响。研究发现,场地条件对滞回能量谱影响很大,随着场地变软,滞回能量谱变大,与A B类场地相比,C类场地的滞回能量谱平均要高出70％左右,D类场地则要高出170％左右。随着延性系数的增大,滞回能量谱有增大的趋势,尤其是当延性系数由2变到4或6时更为明显,但当延性系数增加到一定程度时,滞回能量谱的差别不大,延性系数为4和6时的滞回能量谱差别不大,甚至在周期较大时,延性系数为6的滞回能量谱反而小于延性系数为4时的滞回能量谱。另外,研究结果表明,大的震级和小的距离对结构产生比较大的滞回能量需求。利用本文结果,可以估计未来地震中结构物所遭受滞回能量的大小。     

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。     

我国黄土高原地区地震动衰减关系研究的若干进展

地震动的衰减关系是指地震动随震级、距离和场地条件等变化的经验关系,近年来在我国亦被称为地震动预测方程,是估计地震动及其影响场的主要方法之一,在地震区划和重大工程场地地震安全性评价中被广泛应用。黄土是一种特殊土,在我国广泛分布。我国黄土高原地区地质构造复杂,新构造活动强烈,中强地震频发,地震动的衰减关系有其特殊性,总结我国黄土高原地区地震动衰减关系的研究成果对促进黄土高原地区抗震研究有重要意义。在简要介绍国内外地震动衰减关系研究的基础上,全面系统地总结我国学者在黄土高原地区的地震烈度衰减关系,基岩和土层场地地震动峰值加速度、峰值速度、峰值位移以及反应谱衰减关系方面的研究成果;评述和讨论在黄土覆盖地区地震动衰减研究领域存在的问题和今后的研究方向。文章的研究工作对从事黄土高原地区地震工程研究的科技人员有重要参考价值。     

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。     

地震动衰减关系拟合的新两步法

本文根据地震动衰减的理论分析结果和强震观测记录，提出了一种新的拟合地震动衰减关系的两步法，并用新近补充，完善的美国西部强震记录，对PGA，EPA和EPV衰减特性进行了分析，结果表明，建议的方法能反映近场强震地震动饱和效应和大震远场衰减的特点。     

地震动输入能量衰减规律的研究

对所收集到的266条强震记录，将其按场地条件分类，计算了不同场地条件、不同延性系数下的“绝对”和“相对”输入能量反应谱，然后利用两步回归法，得出了不同场地条件下地震动“绝对”和“相对”两种输入能量的衰减规律，分析了场地条件、延性系数、震级及距离等参数对地震动能量谱的影响，并对两种输入能量衰减规律进行了比较。     

Threshold seismic energy and liquefaction distance limit during the 2008 Wenchuan earthquake

Estimating the possible region of liquefaction occurrence during a strong earthquake is highly valuable for economy loss estimation, reconnaissance efforts and site investigations after the event. This study identified and compiled a large amount of liquefaction case histories from the 2008 Wenchuan earthquake, China, to investigate the relationship between the attenuation of seismic wave energy and liquefaction distance limit during this earthquake. Firstly, we introduced the concept of energy absorption ratio, which is defined as the absorbed energy of soil divided by the imparted energy of seismic waves at a given site, and the relationship between the energy absorption ratio and the material damping ratio was established based on shear stress–strain loop of soil element and the seismic wave propagation process from the source to the site. Secondly, the threshold imparted seismic energy of liquefaction was obtained based on existing researches of absorbed energy required to trigger liquefaction of sandy soils and the ground motion attenuation characteristics of the 2008 Wenchuan earthquake, and the liquefaction distance limit of this earthquake was estimated according to the proposed magnitude–energy–distance relationship. Finally, the field liquefaction database of 209 sites of the 2008 Wenchuan earthquake was used to validate such an estimation, and the field observed threshold imparted seismic energy to cause liquefaction in recent major earthquakes worldwide was back-analyzed to check the predictability of the present method, and several possible mechanisms were discussed to explain the discrepancy between the field observations and the theoretical predictions. This study indicates that seismic energy attenuation and liquefaction distance limit are regional specific and earthquake dependent, and 382 J/m³ is the average level of threshold imparted seismic energy to cause liquefaction for loose saturated sandy soils, and the corresponding liquefaction distance limit is approximately 87.4 km in fault distance for a M_w?=?7.9 event in the Chengdu Plain. The proposed regional energy attenuation model and threshold imparted seismic energy may be considered as an approximate tool in evaluating the liquefaction hazard during potential earthquakes in this area.