单侧破裂震源对地震动空间相关性影响的远场分析

将震源简化为有一定破裂长度的线状断层,定量研究了单侧破裂震源对地震动空间相关性的影响．依据波谱随空间坐标的展开式,得到了描述地震动场相关性的表达式．在远场假定下,给出了理论解析公式,并依据地震动Fourier谱随空间坐标的展开条件,得到了计算地震动场孔径的理论公式．最后,以一次地震为例,给出了孔径随震中距、方位角、频率变化的三维图象．     

双侧破裂模型对地震动空间相关性影响的定量研究

本在震源为双侧线状断层破裂模型的假定下，根据震源理论和波谱随空间坐标的展开式，得到了场地两点地震动Fourier谱的表达式Ab(f)=Aa(f)exp(a1δ0 a2δθ，中提出了将双侧破裂模型分解为两个单侧破裂模型计算双侧破裂模型a1和a2的数值方法，以一次地震（M＝6）为例，分析了双侧破裂模型对地震动空间相关性的影响，计算了 a1和a2的实部和虚部以及孔径随震中距，方位角和频率变化的三维图像。     

地震动衰减中场地影响的定量研究

本文利用美国西部有详细地质剖面的110个台站得到的15条强震加速记录进行统计回归分析,得到反映强震地面运动最大峰值加速度、峰值速度、峰值位移、持续时间等衰减规律的回归公式。本文采用场地等效固有周期取代常用的场地分类形式进行统计,由于场地固有周期这个定量参数的引入,不但可以从定量观点研究场地对地震动参数的影响,而且可以减少场地划分中人为的不确定性,从本文分析可见,用定量参数划分场地优于只依赖于定性的场地分类,对减少地震动参数衰减中不确定性有很大作用     

地震动的空间变异性对多支承结构的影响

导致地震动空间变异性的原因主要在于：几何不相关性效应、行波效应、局部场地条件效应。利用时程分析的方法分析了单跨框架结构和美国Las Vegas市区内某24跨立交桥的简化模型，对地震动空间变异性三个主要因素的单独影响、综合影响分别进行了系统分析。结果表明地震动的空间变异性改变了一致激励下结构的动力反应，并且引入了一致激励情况所不存在的拟静力反应，对结构的总反应具有很大的影响。与较激励的情况相比，结构的反应可能增大，也可能减小，这依赖于结构上截面位置、场地条件和所采用的地震动时程样本。     

地震动的空间相关性——以纳帕地震为例

在区域地震危险性分析或者损失评估中,需要量化同一次地震中的多场点地震动强度被联合超越的概率。常规的特定场点地震危险性分析方法并不能处理场点间地震动的空间相关性问题。文中利用收集到的2014年8月24日美国加州纳帕MW6.0地震的344组强震记录,初步研究了地震动在空间上的相关性。利用半变异函数方法计算获得了峰值加速度(PGA)、峰值速度(PGV)及3个特定周期(0.3s、1.0s和3.0s)反应谱谱值的空间相关性函数,通过指数模型拟合得到了其对应的连续的空间相关性函数,并与先前的研究结果进行了比较。研究结果表明,地震动参数存在空间相关性,且随着距离的增大呈指数衰减;地震动的空间相关性随着反应谱周期的增大而增大;同时,地震动的空间相关性存在区域性的特征,峰值加速度的空间相关性在南加州地区比在日本和中国台湾地区更弱(衰减更快)。文中所得结论可为区域地震危险性分析、损失评估以及减小震后快速产出震动图(Shake Map)的不确定性等提供理论依据和参考。     

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。      

黄河阶地特征与地震动参数的相关性研究

在分析已有资料的基础上划分了兰州盆地与建设工程分布密切相关的T₀、T₁、T₂、T₃和T₄级黄河阶地,建立201个土层地震反应模型。通过一维等效线性化计算和反应谱分析,得出兰州盆地沉积阶地50年超越概率10%地表地震动参数,分析阶地高度和v_S≤500 m/s覆盖层厚度特征与地震动参数峰值加速度Am和加速度反应谱特征周期T_g的相关性。表明兰州盆地T₀~T₂阶地覆盖层厚度与50年超越概率10%A_m呈正相关,T₃及以上阶地覆盖层厚度对A_m增大有明显的减小作用。T_g值随T₀~T₃阶地覆盖层厚度的增加而变大,当覆盖层厚度进一步变大,T_g值不再同步增大,阶地覆盖层厚度对T_g的影响是有限的,阶地海拔高度与地表50年超越概率10%地震动参数没有关系。     

截止频率的取值对地震动空间相干函数统计结果的影响

以SMART-1台阵第45号地震的南北分量加速度作为研究对象,计算截止频率f_cut分别为8,16和24 Hz,台站间距分别为200,1 000和2 000 m这9种工况的相干系数,并进行曲线拟合,再根据9组拟合参数计算相应的相干系数并进行比较。结果表明:① 截止频率f_cut的取值对相干函数统计模型参数和相干系数拟合曲线有很大影响;② 根据较小的截止频率f_cut得到的拟合参数计算出的相干系数随频率的衰减很快,反之,根据较大的截止频率f_cut得到的拟合参数计算出的相干系数随频率的衰减较慢;③ 当使用由确定的截止频率f_cut得到的相干系数拟合参数计算超出截止频率f_cut范围的相干系数时,将产生很大的误差。      

矩形和钟形震源时间函数对地震动模拟结果的影响比较

首先介绍了用于地震动数值模拟的国际通用软件COMPSYN程序,并对此进行了二次开发,将其震源时间函数由矩形函数改为钟形函数,通过与全空间的解析解计算结果的对比,验证了修改后程序的正确性。通过对比2种震源时间函数的频谱特点,指出矩形函数的高频成分丰富,不利于地震动的模拟。2种震源时间函数下用COMPSYN程序对同一观测点地震动模拟的结果表明,矩形函数模拟的时程出现＂振铃＂和＂锯齿＂现象,且随截止频率的增加而加重,影响了对模拟地震图的识别,而钟形函数模拟的时程较为平滑,说明采用钟形函数进行地震动数值模拟是比较合理的。     

地震动输入界面的选取对地震动参数的影响

地震反应分析中的输入界面是一种规定的假想基岩面,其选取具有很大的不确定性,对确定地震动参数的影响很大.本文以北京地区存在剪切波速较高的卵石硬夹层场地为研究对象,探讨实际工程场地中能否将硬夹层选作地震动输入界面的问题.利用一维等效线性化波动方法,对390个含有剪切波速高于500m/s的卵石层场地模型进行地震反应分析计算,讨论卵石层的上覆土层、下伏土层以及卵石层自身特性对地震反应分析结果的影响.计算结果显示,厚度5m左右、剪切波速小于600m/s的卵石层作为地震动输入界面是否合理,主要取决于上覆土层和下伏土层,而卵石层厚度和剪切波速的影响很小.对于一般性工程,当上覆土层厚度大于15m,下伏土层厚度在10m以内时,选取硬夹层顶面与选取钻探揭示的基岩或剪切波速不小于500m/s的土体顶面为输入界面,计算结果差别不大;当上覆土层厚度达到60m,下伏土层的变化对计算结果影响很小.研究表明,在钻探没有揭示出基岩或坚硬土体时,埋深大于60m的硬夹层可以选为地震动输入界面,这一结论对实际的地震安全性评价工作具有一定参考价值.     

震源参数对强地面震动模拟结果的影响

基于运动学震源模型,进行了不同震源参数情形下强地面震动数值模拟.结果表明,不同的破裂过程会产生差别甚大的强地面运动分布,一次确定性震源参数的模拟结果不能作为活动断层地震危害性评价的指标,只有通过大量三维地震动场模拟计算,给出地面震动评估的统计结果,才是比较合理的发展方向.由于一次三维地震动场计算耗时很大,因此解决问题的关键是如何考虑合理的震源参数.     

Far-field analysis of effects of unilateral rupturing fault on the space correlation of strong ground motion

IntroductionThe data of strong motion arrays indicate that the variation of strong motion is intensive within several kilometers. The effect of this kind of variation to long-span or extended structure is very large and has attracted the attention of scientists of earthquake engineering for a long time (FENG, HU, 1981; Abrahamson, et al, 1987, 1991; Abrahamson, 1992; Yamazaki, Turke, 1992). It is well-known that temporal and spatial variation of ground strong motion is generally affected b…     

断层破裂方式对银川盆地强地面运动的影响

银川盆地是受断层控制的断陷性盆地,边缘和内部发育了多条断裂带,特别是其内部晚更新世-全新世活动的银川隐伏断层可能对银川市的建设规划和抗震设防影响较大.为了研究银川隐伏断层活动对银川盆地强地面运动特征的影响,本文以银川隐伏活动断层作为目标断层,模拟了断层发生Mw6.5特征地震时,在单侧破裂和双侧破裂两种方式下,银川盆地的强地面运动分布特征.分析结果表明在两种破裂方式下,盆地内强地面运动表现出不同形态的地震条带状分布特征和上盘效应;同时受到银川盆地边缘断裂"西陡东缓"构造特征的影响,地表强地震动分布和断层附近观测点的时程也呈现出独特的盆地边界反射作用.在单侧破裂和双侧破裂两种模式下,近场强地面运动集中区总体上呈现北强南弱的现象,银川市及附近的芦花台等地区是强地面运动分布的主要区域.     

Site effects on strong ground motion

A review of some of the available methods to study the effects of site conditions on strong ground motion is presented. The need of unified treatment of source, path and side effects in the assessment of seismic risk is pointed out.     

Influence of spatial correlation of strong ground motion on uncertainty in earthquake loss estimation

In addition to the mean values of possible loss during an earthquake, parameters of the probability distribution function for the loss to a portfolio (e.g. fractiles and standard deviation) are very important. Recent studies have shown that the proper treatment of ground‐motion variability and, particularly, the correlation of ground motion are essential for the estimation of the seismic hazard, damage and loss for distributed portfolios. In this study, we compared the effects of variations in the between‐earthquake correlation and in the site‐to‐site correlation on seismic loss and damage estimations for the extended objects (hypothetical portfolio) and critical elements (e.g. bridges) of a network. A scenario earthquake approach and a portfolio containing a set of hypothetical building and bridges were used for the purpose. We showed that the relative influences of the types of correlation on characteristics of loss distribution and the probability of damage are not equal. In some cases, when the median values of loss distribution or the probability that at least one critical element of a lifeline will be damaged are considered and when the spatial correlation of ground motion is used, the possible variations in the between‐earthquake correlation may be neglected. The shape of the site‐to‐site correlation function (i.e. the rate of decrease of the coefficient of spatial correlation with separation distance) seems also to be important when modelling spatially correlated ground‐motion fields. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

不同地震动参数与地震烈度相关性对比研究

本文以美国加州3次破坏性地震和2008年中国汶川Ms8.0地震中所获得的强震记录作为数据源,应用最小二乘法进行线性回归,得到了不同地震动参数与烈度间的相关性.统计发现,在地面加速度峰值、地面速度峰值等16种描述地震动强度的参数中,烈度识别正确率及相关性最好的两个参数分别是标准累积绝对速度和谱烈度.     

强震及工程震害基础资料数据库地理信息系统研究

基于MapInfo软件开发平台，建立了强震和工程震害空间数据库，对产生数据误差的来源进行分析和提出控制误差的方法，设计并实现了强震及工程震害数据地理信息系统，该系统界面主要用于Internet服务的后台图形制作，并为用户提供强震及震害数据的地理信息查询服务。     

Multi‐variable relations for soil effects on seismic ground motion

Soil effects on peak ground acceleration, velocity and elastic response spectra (5% damping) are expressed by simple approximate relations in terms of five key parameters: (a) the fundamental vibration period of the non‐linear soil, T_S, (b) the period of a bedrock site of equal thickness, T_b, (c) the predominant excitation period, Te, (d) the peak seismic acceleration at outcropping bedrock, a, and (e) the number of significant excitation cycles, n. Furthermore, another relation is proposed for the estimation of T_S in terms of the soil thickness H, the average shear wave velocity of the soil V?_S,o and a. The aforementioned parameters were first identified through a simplified analytical simulation of the site excitation. The multivariable approximate relations were then formulated via a statistical analysis of relevant data from more than 700 one‐dimensional equivalent‐linear seismic ground response analyses, for actual seismic excitations and natural soil conditions. Use of these relations to back‐calculate the numerical results in the database gives an estimate of their error margin, which is found to be relatively small and unbiased. The proposed relations are also independently verified through a detailed comparison with strong motion recordings from seven well‐documented case studies: (a) two sites in the San Fernando valley during the Northridge earthquake, and (b) five different seismic events recorded at the SMART‐1 accelerometer array in Taiwan. It is deduced that the accuracy of the relations is comparable to that of the equivalent‐linear method. Hence, they can be readily used as a quick alternative for routine applications, as well as for spreadsheet computations (e.g. GIS‐aided seismic microzonation studies) where numerical methods are cumbersome to implement. Copyright © 2003 John Wiley & Sons, Ltd.     

板块运动与地震各向异性及应力场的相关性统计分析

利用收集到的各种来源共计7 959组的地震各向异性观测数据和21 750组应力场数据,结合板块绝对运动模型计算给出的各板块的运动规律,分别统计分析了板块运动与地震各向异性及应力场的相关性,并对板块运动对地震各向异性及应力场特征产生的影响进行了分析． 统计结果表明,阿拉伯、 加勒比、 胡安德富卡、 北美、 纳兹卡、 太平洋和南美板块上地震各向异性与板块运动均具有较好的相关性,而非洲、 南极洲、 澳大利亚、 欧亚、 印度和菲律宾板块上二者的相关性则相对较差. 讨论分析发现,板块运动拖动软流圈流动、 橄榄岩晶格优选方位、 化石各向异性和地幔流动或岩石圈流动等因素均在一定程度上控制并影响着地震各向异性与板块运动的一致性． 而板块基底拖曳力、 洋脊推力、 浮力作用和碰撞及俯冲作用等多种因素共同制约了板块运动与应力场的相关性,使得非洲、 可可斯、 欧亚、 胡安德富卡、 北美、 纳兹卡、 菲律宾和南美板块上二者的相关性较好,其它板块上其相关性则较差． 对于俯冲带地区,由于俯冲机制的复杂性和软流圈、 岩石圈地幔流动方向的不确定性,其板块运动与地震各向异性及应力场的相关性图像表现复杂,需要结合具体的俯冲带构造进行近一步研究．