饱和层状场地中任意凹陷地形对入射SV波的散射

利用饱和土层的精确动力刚度矩阵和动力格林(Green)函数,采用间接边界元法,在频域内求解了层状饱和场地中任意凹陷地形对入射SV波的散射问题.通过自由场反应分析,求得凹陷地形表面各点的位移和各单元的应力响应;同样计算了虚拟分布荷载的格林影响函数,求得相应的位移和应力响应;根据边界条件确定虚拟分布荷载,将自由场位移响应和...     

地震SV波斜入射下沉管隧道的地震响应分析

在ABAQUS黏弹性人工边界时域波动方法的基础上,首先运用等效应力输入方法实现地震SV波倾斜入射,半空间算例验证该方法具有较好的计算精度,进而基于所建立的斜入射方法研究地震波斜入射对海河沉管隧道地震响应的影响。计算结果表明:SV波斜入射情况下,沉管隧道的地震响应规律与垂直入射时具有明显差异;随入射角增加,沉管隧道结构应力增大,应力较大点出现在沉管隧道的四个角点及隔墙与底板、顶板的连接处,其中中隔墙为最薄弱点;随入射角增加,侧墙和隔墙的相对最大水平位移增大,其中中隔墙位移最大;随入射角增加,沉管隧道结构竖向加速度峰值明显增大。因此在沉管隧道结构抗震设计中应考虑地震波斜入射的影响。     

近断层SV波斜入射下进水塔的非线性响应研究

随着越来越多的水利工程在西部地区发震断裂带建设,使得水利工程遭遇近场地震动的概率也越来越大.近断层地震动由于埋深较浅,地震波垂直入射的假定已不再适用,而目前关于进水塔近断层地震动斜入射下的地震响应研究尚少.以某工程进水塔为例,建立了进水塔三维塑性损伤有限元分析模型,分析了近断层脉冲地震动SV波多角度斜入射下进水塔的非线性响应.结果表明:与地震波垂直入射相比较,近断层地震动SV波斜入射下塔顶位移、加速度响应有明显增大,并且随着角度的增大,塔体损伤面积和损伤程度均有所增大.     

斜入射SV波作用下设置减震层隧道的地震响应

对于距离隧道较远的浅源地震,地震波是以一定角度倾斜传播到隧道近场并对隧道造成破坏。本文采用有限元方法研究了SV波入射角和减震层对隧道地震响应的影响。利用黏弹性人工边界和等效节点力公式建立了二维斜入射SV波的输入方法,并通过算例验证了该方法的准确性。基于所建立的输入方法,研究了有和无减震层隧道在不同入射角下的地震响应,并分析了减震层环向长度的影响。数值结果表明：1)二次衬砌的拉伸损伤和内力峰值随着入射角的增大而增大;2)减震层在不同的地震波入射角下具有良好的减震效果,减震效果随着入射角的增大而减小,且减震层可以减小二次衬砌的竖向加速度分量;3)减震层的环向长度会影响隧道的减震效果。     

P波和S波接收函数的贝叶斯联合反演

S波接收函数对于研究岩石圈速度结构具有重要价值. 本文利用合成地震图技术研究了S波接收函数的动力学特征. 在接收函数非线性复谱比反演方法的基础上,发展了基于贝叶斯理论的P波和S波接收函数的非线性联合反演方法. 结果表明:(1)适用于S波接收函数反演的震中距范围约为55°~80°,S波接收函数反演要求所用远震事件的震级大于5级; (2)与陡变的岩石圈底部界面(LAB)相比,梯度带类型LAB上生成的SLP转换波相对较弱,台站下方的沉积盖层有助于相对增强SLP震相; (3)由于S波接收函数径向分量不符合δ脉冲,不依赖于等效震源假定的三分量接收函数多道最大或然性反褶积方法更适合S波接收函数的估计;(4)数值检验的结果表明,在初始模型速度参数偏离真实模型20%的情况下,本文的方法能够预测300 km深度范围内的P波和S波速度结构;(5)观测数据的反演结果表明,由于P波接收函数低频分量相对不足,本文的联合反演方法对于大于100 km深度上地幔的S波速度结构约束相对较弱.     

SV波斜入射时不同水体模拟方法下超高水头船闸地震反应分析

基于黏弹性人工边界的地震动斜入射方法模拟平面SV波不同角度入射情况,分别采用声固耦合法和附加质量法模拟闸室内水体,研究超高水头船闸闸室位移、应力和塑性损伤等地震反应,对比两种水体模拟方法计算结果的异同。结果表明:(1)整体上,两种方法计算得出的左、右闸墙地震反应结果随入射角度变化的规律基本一致;左闸墙受拉损伤的最大值均出现在入射角15°时,右闸墙受拉损伤的最大值均出现在入射角35°时;地震波入射角度对超高水头船闸动力响应影响较大,设计时应考虑地震波斜入射的影响。(2)当入射角较大时,采用声固耦合法计算的闸墙相对位移极值、主应力极值和受拉损伤结果偏保守的概率更大,对超高水头船闸结构设计来说更为安全。(3)建议两种计算方法相互参考和校核,推荐采用偏安全的结果进行超高水头船闸结构设计。     

SV波斜入射下Nam Ngum 5拱坝-库水-地基系统的地震响应分析

基于黏弹性人工边界与相应地震动输入方法,推导了任意角度下三维SV波斜入射时的等效节点荷载,构建了考虑地震波斜入射的三维黏弹性静-动力统一人工边界,探究了三维情况下混凝土拱坝在地震波斜入射时的地震动响应,应用于Nam Ngum 5重力拱坝-库水-地基系统的地震响应分析中。研究结果表明：当SV波斜入射角度逐渐增大时,坝体关键点的顺河向位移、主应力以及动水压力峰值均呈现逐渐增大的趋势,横河向位移呈现逐渐减小的趋势;其中25°与0°入射相比,坝顶点顺河向位移从0增加至0.15 m,横河向位移影响较小仅减小0.011 m;坝踵点、坝趾点主应力与斜入射角度存在明显差异,当入射角度为25°时,主拉应力与主压应力峰值相较于垂直入射分别增加了1.41 MPa与3 MPa;坝踵处动水压力峰值也在入射角度为25°时达到最大为0.33 MPa与-0.29 MPa;需要在类似实际工程设计中应考虑地震波斜入射的影响。     

青藏高原中东部地壳和上地幔顶部P波层析成像

为获取青藏高原中东部地壳和上地幔顶部的精细结构,本文基于1万4 484条天然地震的P波（Pg和Pn）到时数据,对青藏高原中东部地壳和上地幔顶部进行P波三维速度结构层析成像,获取了该区域内地壳P波、上地幔顶部Pn波的速度结构和地壳厚度信息。层析成像结果显示,青藏高原中东部地壳P波速度范围为5.2—7.2 km/s,上地幔顶部Pn波速度范围为7.7—8.4 km/s,地壳厚度范围为48.0—68.6 km,地壳和上地幔顶部存在强烈的横向不均匀性,与地质块体分布有较好的对应关系。地壳P波速度结构显示,研究区中、下地壳分布有较大范围的低速区,上地壳与中下地壳P波分布存在明显的差异:羌塘地块和巴颜喀拉地块在上地壳主要表现为高速异常,随着深度增加逐渐表现为低速异常;而柴达木地块在上地壳主要表现为低速异常,下地壳则表现为高速异常;柴达木地块和拉萨地块在上地幔顶部表现为较高的Pn波速度,最高约为8.4 km/s,而在巴颜喀拉地块和羌塘地块东部,Pn波总体上表现为低速,最低约为7.7 km/s。研究区内地壳厚度的总体特征表现为南厚北薄,其中羌塘地块东部和拉萨地块的地壳较厚,而柴达木地块和巴颜喀拉地块东部的地壳相对较薄,羌塘地块西部存在局部的地壳变薄现象,反映了印度板块对欧亚板块北向俯冲作用下的岩石圈变形特征。      

Inversion of waveforms from. Xiangtang borehole seismic array for soil dynamic property

In order to understand the site soil response of the Xiangtang borehole seismic array under real strong ground motion, reveal the site response, verify the technique of borehole exploration, and improve the precision of in-situ test and laboratory test, this paper presents a new approach, which is composed of two methods. One is the layered site seismic response method, whose layer transform matrix is always real. The other is a global-local optimization technique, which uses genetic algorithm (GA)-simplex method. An inversion of multi-component waveforms of P, SV and SH wave is carried out simultaneously. By inverting the records of three moderate and small earthquakes obtained from the Xiangtang borehole array (2# ) site, the soil dynamic characteristic parameters, including P velocity, damping ratio and frequency-dependent coefficient b, which has not been given in previous literatures, are calculated. The results show that the soil S wave velocity of the Xiangtang 2# borehole is generally greater than that obtained from the 1994 in-situ test, and is close to the velocity of the 3# borehole, which is more than 200 m away from the 2# borehole. Meanwhile, perceptible soil nonlinear behavior under peak ground motion of about 60×10-2m/s2 is detected by the inversion analysis. The presented method can be used for studying the soil response of other borehole array sites.     

山西临汾流动地震观测台址P／S波速度结构测试

用单孔检层法测定山西临汾流动地震观测台址两个钻孔的P／S波速度结构,为研究地震观测台址速度结构对地震波接收效果的影响提供基础资料。与常规P／S波测井不同的是,在P波速度测试中采用高频24道水听器串共炮点接收,有效降低单点多炮接收因重复性问题带来的零时误差,提高P波速度测定的精度。该方法可为类似工程场址的高精度P／S波速度测试提供新途径。     

基于黏弹性边界的P波斜入射波场分解方法精度比较

黏弹性人工边界以其概念清晰,稳定性高,精度良好的优点,在地下结构抗震的研究中已经得到了较为广泛的应用。在使用黏弹性边界进行地震动的输入时,需要把地震波转化为模型网格节点上的等效节点力,这个过程就要涉及到波场分解的问题。波场分解的方式可以不同,但不同的波场分解方式会得出精度不同的计算结果,而学界目前尚未就此达成一致。本文在前人研究的基础上,总结了3种地震波斜入射的波场分解方法,编制了相应的Python脚本来实现黏弹性边界和等效节点力的批量施加,并且以不同角度的地震波斜入射为例在同一有限元模型中计算以进行比较研究。结果表明计算精度与波场分解的方式密切相关:在模型边界上考虑的自由场波动叠加越完整,计算结果越精确。     

Radon变换在非规则观测系统中波场分离的应用

Radon变换是数据处理中广泛应用的一种方法技术.本文介绍了Radon变换在规则及其非规则观测系统中波场分离中应用,讨论了Radon变换的公式、实现方法和有关计算参数的选择.通过理论模型的试算,阐明了Radon变换在缺失道、道距变化情况下依然可以高精度的分离波场,并对线性、抛物Radon变换进行了比较,对隧道超前预报反射波资料进行了处理,给出了隧道超前预报处理流程中提取反射波的算例.     

大孔径地震台阵噪声互相关函数中体波信号的研究——以ChinArray二期数据为例

本文利用ChinArray二期大孔径台阵677个台站2013年10月至2016年4月期间的垂直分量记录,计算了不同路径上的噪声互相关函数（Noise Cross-correlation Function,NCF）,观测到4~8 s和8~12 s频带内的NCF零时附近存在显著的高视速度信号.基于NCF的慢度聚束分析表明,这些信号由背景噪声中的远震P、PP和PKPbc波干涉产生,且以P波能量为主.位置聚束图像表明,P波类型的噪声源主要分布在北大西洋、北太平洋和南大洋凯尔盖朗深海高原,其位置对应于平均海浪波高较高的区域.同时,在阿拉斯加海岸及澳大利亚附近海域也存在P波噪声源.利用已识别的P波噪声源位置,计算了其在NCF中产生的干涉信号理论到时,结果与实际观测一致.     

滇黔地区钻孔应变观测记震能力研究

使用2008~2011年MW6.0以上地震目录资料,统计滇黔地区贵阳、昭通、永胜、腾冲和丽江5个地震台的钻孔应变观测资料记录同震效应的情况,进行记震能力统计分析,给出了各台站钻孔应变观测的记震响应区域及记震能力图。根据地质构造及历史地震活动情况,对各观测台站记震能力进行了对比分析。结果表明,井孔位于稳定块体及历史地震活动少的台站记震能力强,记录的同震阶变现象少;反之则相反。通过记震能力分析可知,记震能力强的台站更有可能记录到更广范围的地震前兆异常现象。     

The S to P convert wave from the bottom of sediment basin in the near-field seismic records

Introduction On October 18 and 19, 1989, a sequence of earthquakes with magnitude MS=5.5, 5.8 and 5.5 occurred in the southeast part of Datong basin, Shanxi Province, China. One year and five months later, on March 26, 1991, another strong earthquake with magnitude MS=5.8 strikes the Datong basin once more. After both October 1989 and March 1991 earthquakes, the Institute of Geophysics, China Seismological Bureau (IGCSB) made near-field observations for aftershocks. 5 DCS-302 digital…     

自动捡拾P波到时综合方法的选取与探讨

快速、准确以及可靠的震相自动识别,不仅可为政府震后决策提供快速可靠的地震信息,还对减轻地震灾害损失和提高公众对政府可信度具有较大价值。以云南强震动台网实际观测记录为基础,选取了2008年至2017年期间震级在M5.0至M7.0间共计20余次地震事件,借鉴国内外P波震相自动拾取的相关研究,用最常用的长短时平均STA/LTA结合AIC准则综合捡拾法和长短时平均STA/LTA结合BIC准则综合捡拾法这两种不同的综合分析方法,将涵盖了云南盈江、腾冲、彝良、洱源和景谷等地震多发区域的记录P波到时捡拾,并对捡拾准确度、可靠度以及相应速率进行对比探讨。统计分析结果表明:在精确捡拾部分中,相比AIC准则,BIC准则的构架与算法更加灵活简单,且其抗干扰信号能力强,能有效避免干扰信号引起的误触发,可在漏捡拾与误捡拾之间寻求最佳平衡,对地震数据实现快速有效的实时处理,更利于云南省内地震预警发展。     

S-wave velocity structures of sediments estimated from array microtremor records and site responses in the near-fault region of the 1999 Chi-Chi,Taiwan earthquake

The 1999 Chi-Chi, Taiwan earthquake, M_W = 7.6, caused severe damage in the near-fault region of the earthquake. In order to evaluate site effects in the near-field strong motions we estimate S-wave velocity structures of sediments at four sites using array records of microtremors. We also recalculated S-wave velocity structures at other four sites previously reported. To show the validity of the estimated S-wave velocity structures we separate empirical site responses from aftershock records using the generalized inversion method and show the agreement between empirical and theoretical site responses. We also show an observed fact that suggests soil nonlinearity during the Chi-Chi earthquake by comparing horizontal-to-vertical spectral ratios (HVRs) for main shock records with HVRs for aftershock records. Then we calculate one-dimensional equivalent-linear site responses using the estimated S-wave velocity structures and the main shock records observed on the surface. It is found that site amplification due to thick (about 6 km) sediments is one of the important factors for explaining the long-period velocity pulses of about 5 to 10 sec observed at sites in the footwall during the Chi-Chi earthquake. It is also found that the theoretical site responses of shallow soft sediments at sites that sustained severe damage in the hanging wall shows significant amplification around 1 sec. As the amplitude of velocity pulses with period around 1 sec is most critical in causing damage to ordinary buildings of moderate heights, our results suggest that the 1-sec period velocity pulses, amplified by the site response of shallow sediments should contribute to the severe damage during the Chi-Chi earthquake.     

Sensitivity analysis on measurement noise in the identification of soil properties from vertical array observation data

This study clarified the effects of measurement noise on identification of soil properties from vertical array observation of seismic waves. In order to evaluate the sensitivity of the unknown parameter with respect to error caused by noise, the amplitude of a transfer function was used to formulate the evaluation function in the frequency domain. Also the logarithmic amplitude was used to formulate the evaluation function and compare the sensitivity between the two types of amplitude expressions. A numerical experiment, based on a simple-structured ground model, showed that these evaluation functions produced satisfactory results which were in good agreement with identified results obtained by the measurement data contaminated by artificially generated errors. The present theory, when applied to actual earthquake records, proved useful in evaluating the influence of the non-linearity of soil characteristics. © 1997 by John Wiley & Sons, Ltd.