安徽强震动台站场地响应研究

采用H/V谱比法,利用安徽强震台网记录的波形数据,计算了3个强震台的场地响应。结果表明,当台站场地为基岩或覆盖层较薄时,由地脉动和S波数据分别计算出的谱比曲线一致性很好。当覆盖层大于30.5 m的时候,两者的放大因子有差异,即用S波计算的场地放大响应要明显大于用脉动计算的场地响应。     

基于场地卓越周期的V_(S30)估计方法研究——以川甘地区强震台站为例

地表以下30 m深度内的平均剪切波速V_(S30)是广泛用于地震动衰减关系和场地分类的场地条件参数,但是由于一些强震台站的场地钻孔资料不完备,无法获得V_(S30)参数,从而影响和限制了台站获得的强震记录被深入挖掘和广泛应用。以中国四川、甘肃地区强震台站的场地资料和数据为基础,通过分析场地卓越周期T_0与场地V_(S30)的关系,建立两者的经验模型。将本研究方法与其他方法估计结果相比表明:本文估计的V_(S30)在表征场地放大方面具有优势,其与场地放大系数之间表现出更强的相关性,且其对场地放大系数的影响规律更符合场地条件对场地放大影响的物理本质;本文方法估计的V_(S30)可以显著减小中国川甘地区场地放大系数的标准差,特别是在周期0.3 s时,减小幅度可达19%。此外,依据不同地区的场地资料,建立了根据场地周期T_0估计V_(S30)的经验模型,不同地区比较表明,经验模型之间存在明显的区域性差别。结论表明,本研究方法可为缺乏详细场地钻孔资料地区估计V_(S30)参数提供参考。     

安徽省国家强震动台站场地响应及背景噪声分析

利用安徽省部分强震动台站记录的地脉动数据和历史地震数据,采用H/V谱比法和噪声功率谱密度函数法,对比分析台站的场地响应及背景噪声,结果表明:全椒、马鞍山地震台的场地卓越周期小且背景噪声低;沈巷地震台卓越周期大且背景噪声高;三山地震台无明显卓越周期;地震台站背景噪声与场地响应曲线之间不存在一一对应关系。     

安徽省国家强震动台站场地响应及背景噪声分析

利用安徽省部分强震动台站记录的地脉动数据和历史地震数据,采用H/V谱比法和噪声功率谱密度函数法,对比分析台站的场地响应及背景噪声,结果表明：全椒、马鞍山地震台的场地卓越周期小且背景噪声低;沈巷地震台卓越周期大且背景噪声高;三山地震台无明显卓越周期;地震台站背景噪声与场地响应曲线之间不存在一一对应关系。     

陕西省地震动衰减及台站场地响应研究

利用陕西省测震台网的25个台站和2008—2010年所记录到的19个地震进行了陕西省Q值及台站场地响应值的计算,得出非弹性衰减Q值随频率f的关系为Q（f）=826.57f 0.3538。这说明陕西省处于高Q值区域,地壳相对较稳定,地震活动性相对较弱。计算得到的陕西省数字测震台网25个台站的场地响应值,其中,只有铜川台（...     

基于谱比法的江苏强震动台站场地特征分析

选取江苏省强震动台网近年来获得的强震动记录,基于水平竖向谱比法(HVSR),计算了22个强震动台站的速度反应谱平均谱比曲线,采用谱比形状一致法进行场地分类,并结合典型台站场地的工程地质资料进行对比分析。研究结果表明,平均谱比曲线的卓越周期、场地放大等特征与台站场地地质资料相吻合,与传统场地分类方法相比,基于谱比法的场地特征分类方法能够突出不同场地的地震动反应特征,较好地体现了台站的场地反应特征。     

场地PGA放大系数与场地特征参数相关性及地震动快速评估方法研究

场地地震动PGA放大系数是重大工程地震预警、烈度速报技术及结构抗震设计地震动输入的基础。搜集整理日本Kik-net台网239个Ⅱ场地台站的地震记录,以场地覆盖层厚度D、场地特征周期T、场地v_(s30)以及场地等效剪切波速v_(se)为场地特征参数,以井下记录PGA为地震动强度指标,研究场地PGA放大系数F_(PGA)与场地特征参数之间的相关性;以地表PGA值40 Gal作为预警阈值,采用回归决策树CART方法建立了地震预警的特征参数组合标准。分析结果表明:场地F_(PGA)与场地覆盖层厚度D及场地特征周期T负相关,与场地vs30正相关,与vse相关性可忽略;F_(PGA)与场地特征参数的相关性随着场地地震动强度增大而增大;通过搜集的地震数据对基于CART分类方法建立的场地地震动预警参数指标进行回判检验,检验的总体成功率达到90.09%,其中不预警的成功率为93.64%,预警成功率82.68%。虽然地震动快速评估方法总体成功率达到90%以上,但仍存在5.61%偏于危险的"漏判",所以本文方法仍需要进一步的改进和完善。     

区域性场地V_s30及峰值加速度放大系数估算方法

地震动速报评估方法中常常考虑场地的影响,为了提高地形坡度模型的区域性地表30m的平均剪切波速Vs30估算精度,本文提出了基于工程钻孔资料的Vs30的修正方法。通过计算实际钻孔的Vs30值与坡度模型估算的Vs30值之间的残差,分析了残差的空间变化趋势,利用克里金插值对所研究区域的Vs30残差趋势面进行插值,并与估算的Vs30进行空间叠加,实现了Vs30的修正。选取K-net和Kik-net台网中台站的剪切波速资料和强震记录回归了峰值加速度放大系数与场地Vs30的经验关系,将其应用于基于ShakeMap框架的地震动快速评估系统绘制了汶川地震影响区域的基岩和地表加速度峰值,分析场地条件对于地震动的实际影响,结果表明区域性场地Vs30及峰值加速度放大系数估算方法具有一定的适用性。     

适用于中国场地分类的地震动反应谱放大系数

对美国抗震设计规范的场地系数的研究基础进行了分析,并对中美两国场地分类指标进行了对比. 通过对场地土层波速测试资料的分析,找出了两种分类方法的联系,从而得到了将美国场地系数转换为适于中国场地分类的方法,同时给出了基于中国场地分类的地震动反应谱放大系数.     

强震动台站观测环境对地震动的影响分析

强震动观测记录是地震工程学和工程应用的基础,现今亦日益成为地震学研究不可或缺的数据,其不仅用于确定抗震设计参数、研究空间地震动变化规律、发展地震动衰减模型及确定结构抗震设计地震动输入,而且成为研究震源破裂过程、震源机制解、地震预警与速报的关键性资料。随着强震动台网建设发展,其台站观测环境的影响越来越突出,因此,研究强震动台站观测环境对地震动的影响对于提高强震动记录的质量,更好地发挥强震动记录的作用,具有重要的现实意义。论文围绕强震动台站观测环境对地震动的影响这一主线,以COSMOS强震动台站设计规范和我国强震动台站的设计规范为基础,概要介绍了强震动台站的选址现状,指出了强震动观测现存的主要问题。论文从强震动台站观测环境、基墩建设、地形影响和仪器一致性等台站建设中的关键环节进行分析,通过数值模拟、强震动观测及振动台试验,定量评价各环节对强震动观测质量的影响,为强震动观测台站建设技术标准或规范提供基础依据。论文主要的研究工作如下:(1)采用集中质量显式波动有限元方法,定量分析了回填土、基坑及置换方案建设的强震动台站对场地地震动的影响,探索了回填土的剪切波速和厚度、基坑尺寸及置换土层厚度等因素对地震动的影响规律。数值模拟结果表明,回填土、基坑及置换方案建设的强震动台均对地震动峰值和反应谱有一定的影响,这为回填土和重塑土场地上的强震动观测台站的自由场确定提供了参考依据。(2)分析了汶川地震中宜宾高场强震动台所获取的异常强震动记录,采用人工触发试验重复验证了宜宾高场台汶川地震记录的异常原因;以此台为数值模拟原型,构建了考虑仪器墩高和横截面尺寸的24个不同数值分析模型,研究了仪器墩高和横截面尺寸对地震动的影响。结果表明,宜宾高场强震动台记录中高频成分和非对称异常产生的原因是仪器墩未能和地基牢固接触,在强地面运动作用下仪器墩不能与地面产生相同的整体运动,从而形成了两者间的相对运动并造成了局部的接触碰撞效应;仪器墩高和横截面尺寸的大小对地震动幅值和反应谱有一定的影响,为减小这种影响,建议仪器墩高不超过0.8m、横截面尺寸不超过1.2m×1.2m。(3)分析了观测台站的地形环境对地震动的影响。通过地脉动谱分析了什邡八角强震动台站观测的地震动受河谷地形影响的范围,指出了不受河谷效应的影响、在远离河谷60m处的场地接近自由场地,并利用参考场地谱比法给出了什邡八角台站地震动受河谷地形影响的修正因子;同理,给出了江油含增强震动台站受通讯塔影响的修正因子。采用二维显式波动有限元方法,研究了不同波长与坡高比值的边坡地震响应特征及规律,并分别将地形边坡两侧自由场地的峰值位移作为基准,计算距坡脚和坡顶不同距离的峰值位移的比值,给出了自由场点距坡脚和坡顶的水平向距离,为边坡地形强震动台站选址参考使用。同时,场地的地形效应分析表明坡顶对地震动的影响较坡脚明显。此外,自由场点距坡脚和坡顶的水平向距离与地震动的卓越周期密切相关。(4)根据中国数字强震动台网中4种记录器和2种加速度计的5种组合,进行了不同地震波输入下的振动台试验,对在相同输入下不同组合强震仪的记录进行对比分析;为进一步验证振动台试验结果,利用上述两种组合的强震仪在汶川地震余震中捕获到的并址观测记录,进行了相关对比分析,检验了振动台试验结果。结果表明,5种不同组合的仪器记录加速度波形一致性较好。此外,对同一型号的Basalt型数字式强震仪和ES-T三分向力平衡式加速度计开展了技术参数测试和设备一致性实验测试,测试结果表明该类型设备工作可靠,一致性较好;并进一步开展了传感器安装偏转对强震动观测结果影响的实验测试工作,实验测试结果表明一定程度上安装偏转得到的数据和正确安装得到的结果差别不大。     

强震动台站与干扰源最小距离的初步研究

为了在强震台址勘选、台站观测环境保护工作中对泵房、火车站、采石场爆破这三类干扰源的避让提供定量参考依据,通过实地测试,探讨了这三种干扰源的振动衰减关系.研究认为预警与固定观测台站离开11 kW泵房的距离应不小于69 m;离开(客货低速)铁路线的距离应不小于228m;离开采石场的距离应不小于723 m.烈度速报台站离开泵房的距离应不小于19m;离开铁路线的距离应不小于156 m,离开采石场的距离应不小于428 m.     

应用GMT软件绘制云南省强震动台站分布图研究

通过研究云南省强震动台站分布图的绘制,分析了GMT的软件组成、数据结构,论述了地形栅格数据和点状矢量数据在GMT软件中的绘制方法。结果表明,在GMT软件中绘制地图,对于栅格数据,最有效的数据格式为NetcDF栅格文件;而对于矢量数据,则应采用ASCⅡ码表。     

喀什乌恰地区场地卓越周期T_0和V_(S20)相关性研究

以喀什乌恰地区为研究区,利用统计回归的方法,采用线性对数模型,拟合得到该地区V_(S10)和V_(S20)关系式,lgV_(S20)=0.3944+0.8616lgV_(S10);T_0和V_(S20)关系式,ln(V_(S20))=5.1497-0.4026ln(T_0),2个关系式决定系数均大于0.8,相关性较好。T_0和V_(S20)分析中,发现当场地覆盖层厚度较小时,场地卓越周期较小,此时T_0主要受剪切波速影响,2者相关性较好;当场地覆盖层厚度较大时,场地卓越周期较大,此时T_0受剪切波速影响有所减弱。     

带有地质和地形约束的加利福尼亚州V_(S30)图

许多地震工程应用工作中,场地响应由直到30m深度的时间平均剪切波速(V_(S30))的经验关系式估计。因此这些工作要么依赖于特定场地的V_(S30)测量数据,要么依赖于全球、区域或局部尺度的V_(S30)图。由于V_(S30)测量数据稀少,所以我们通常需要代用值来估计未采样区域的V_(S30)值。我们给出了一幅计及像地质、地形与特定场地V_(S30)测量数据多源不同空间尺度观测约束的新加利福尼亚州V_(S30)图。我们使用回归克里格(RK)地学统计方法结合这些约束预测V_(S30)。对V_(S30)趋势,我们以基于地质的V_(S30)值开始,识别了两种清晰的介于地形梯度和地质V_(S30)模型残差的趋势。一种趋势适用于深、细砂第四纪冲积层,而第二种趋势略强,适用于更新世沉积单元。回归克里格框架确保形成的加利福尼亚州图在局部上精细地反映了整个加利福尼亚州快速扩展的V_(S30)数据库。我们比较了这种新制图方法与以前绘制的加利福尼亚州V_(S30)图的精度。通过比较使用我们的新图和现有图V_(S30)值的真实场景地震动区划图,我们也说明了地震动对新V_(S30)图的敏感性。     

基于强震动观测的场地效应非线性特性研究

正场地效应直接影响地震灾害的严重程度,结构响应是地震灾害的表现形式,场地地震非线性反应研究可为工程科学抗震设防提供依据,这一直是科学研究和工程应用关注的热点。研究场地效应特别是场地非线性影响,对于认识地震动的空间分布,进行建(构)筑物选址和抗震设防均具有重要的理论意义和实用价值。2008年汶川地震中,我国的强震动观测网络获取了大量高质量的加速度记录,这些记录为场地效应研究提供了基础资料和良好的发展机     

基于强震动记录的汶川地震场地效应研究

场地效应一直以来是地震工程领域研究的热点。利用数值模拟和理论计算的方法进行这方面的研究已极为普遍。由于不需要太多的假设和简单的计算过程,基于强震动记录的场地效应分析方法越来越得到认可而被广泛应用。2008年汶川地震中,我国强震动观测网络(NSMONS)在主震和余震中分别获得了大量高质量的自由场加速度记录。这些记录为研究汶川地震场地效应提供了良好契机。本文以此为基础数据,从场地类别划分、场地反应广义反演和场地反应非线性识别3方面开展研究,旨在拓宽强震动记录在我国科学研究和工程实践领域的应用范围,推进强震观测事业的发展。主要工作如下:(1)在总结了目前国内外3种常用的HVSR场地分类方法优缺点的基础上,提出了一种新的分类方法——谱比熵权决策法,改进了现有方法。采用这4种方法划分了汶川地震中54个强震动固定台站和66个流动台站的场地类别。通过比较不同分类结果的差异,验证了新方法较以往方法更具合理性。(2)提出了一种新的基于HVSR形状的场地分类标准。在汶川地震强震动流动台站的场地分类中,证实了新标准可提高分类准确率,有效地解决了以往方法当HVSR曲线出现多个峰值或没有峰值的情况下无法适用的局限性。另外分类结果还表明,HVSR方法识别的场地自振周期TG与台站高程存在一定的相关性,总体上,高海拔地区的台站场地TG相对较小。(3)选取了28个强震动台站在汶川地震余震中的96个地震中获取的602组记录,采用广义反演法(GIT法)分离了其震源、路径、场地3项因素。针对台站062WUD,采用标准谱比法(SSR法)估计其场地反应并与GIT法的结果进行比较,显示两者较为一致,验证了广义反演结果的可靠性。将GIT法获得的28个台站的场地反应与HVSR法获得的结果进行比较,发现HVSR法计算的台站场地卓越频率与GIT法较一致,但场地反应幅值大都低于GIT法,验证了HVSR法能很好地估计场地卓越频率但会低估场地反应幅值的已有认识。在对数刻度下回归了1.0~5.0Hz、5.0~10.0Hz及1.0~10.0Hz频率段内的平均场地放大因子与上地表土层20m深度的等效剪切波速VS20值的线性关系,结果显示两者具有较好的相关性。(4)在运用广义反演法对汶川地震场地非线性反应进行识别与分析的过程中,定义了一种新的表示场地至地震源(site-to-source)距离的形式——凹凸体距,并验证了其相比目前常用的破裂距、断层距和震源距更能科学近似地表示大震中场地至地震源的距离,解决了广义反演方法不适用于大地震的局限性。(5)提出了将S变换应用于场地地震反应的非线性识别与分析的研究思路,与GIT法和HVSR法分别对33个强震动台站在汶川地震主震中的场地地震反应进行非线性识别与分析。结果表明,当地震动PGA300cm/s2或PGV20cm/s时,场地地震反应出现明显的非线性现象,对应台站051AXT、051GYS、051GYZ、051JYC、051JYD、051JYH、051JZW、051MXN、051SFB和062WUD,在汶川地震主震中产生了显著的场地非线性反应。通过与GIT法和HVSR法的研究结果进行比较,证实S变换在时域内可有效地进行场地反应的非线性识别,并且较频域方法具有能识别非线性发生的具体时间的优点。(6)在对汶川地震场地地震反应进行非线性识别过程中,分析了GIT法和HVSR法获得的弱、强地面运动作用下的场地卓越频率之比RFp与地震动水平PGA、PGV以及场地系数VS20、VS30之间的相关性。结果显示,RFp与PGA、PGV存在较强的正相关性,却与VS20、VS30弱相关。提出了一种新的定义场地反应非线性程度的参数——ADNL,计算了各台站的ADNL值以及其他类似参数fNL、DNL和PNL,并与地震动参数PGA进行经验回归分析,结果显示,各参数与PGA都存在强烈相关性。     

胶东地区地壳S波衰减系数和台站场地响应的研究

根据山东数字地震台网7个地震台的118条波形资料,采用Atkinson方法（1992）,研究了胶东地区的非弹性衰减系数;采用Moya方法（2000）,研究了各台的场地响应。得到胶东地区非弹性衰减Q值随频率,的关系为Q（f）=249×f^0.596;得到的7个台站的场地响应均没有显示出明显的放大效应,这与胶东地区台站均处于岩石地基相符。     

基于强震动记录确定的场地卓越周期

本文介绍了3种根据场地强震动记录获取场地卓越周期的方法: ① 地表记录的傅里叶谱分析法; ② 地表水平/垂直傅里叶谱比法; ③ 地表/地下傅里叶谱比法. 基于日本强震动观测台网KiK-net中两个基岩台站和两个Ⅲ类场地台站获取的数百条强震动记录, 分别使用上述3种方法确定场地的卓越周期, 并对比分析各种方法的优缺点及其适用情况. 结果表明: 对于基岩场地, 由于记录信息复杂, 局部场地条件对地震动影响较小, 地震动自身特性突出, 导致3种方法所得到的结果均比较分散; 对于土层场地, 场地条件影响比较显著, 3种方法基本都可以得到一个较为准确的数值; 但对于某些场地, 地表水平/垂直傅里叶谱比法所得结果存在不确定性, 相比之下, 地表/地下傅里叶谱比法则能给出一个更为准确的场地卓越周期值.      

中小震近场地震动估计中地震动衰减关系的适用性分析

核工程场地设计基准地震动确定中涉及弥散地震的地震动估计，这导致中小震近场地震动估计成为被关注的研究课题。本文基于一些中小震近场地震动记录资料，分析和探讨了国内外多种地震动衰减关系对中小震近场地震动估计的适用性问题，并结合我国几个核工程地震问题研究工作的实践对中小震近场地震动衰减关系确定的思路和原则提出了建议。