地震传输台网背景噪声模型及自动信号检波器

我们在能量谱快速计算的基础上,研制成功了用于数字化加速度仪的自动地震信号检波器。对一个连续系统进行了不变数字模拟,该系统被认为是作为单自由度系统加速度计的转换函数。使用这一方法推导出了用于计算某种地面运动加速度的速度响应及位移的递归方程,并进而推导出加速度信号能量谱的快速计算方法。 根据对背景噪声的实际观测和统计分析,以及三年时间内在一个选定的台站上取得的实际地震记录,建立了背景噪声模型及预测的能量谱模型。在这些模型的基础上选定了地震事件检测阈值,以便用该阈值来作为自动检测的比较标准。 我们使用本文的方法对北京地震传输台网的资料进行了试验,结果表明该快速计算方法对于取样率为100点/秒的加速度记录具有实时检测的能力。     

2017年6月3日内蒙古阿拉善左旗5.0级地震强震记录及特征分析

2017年6月3日内蒙古阿拉善左旗发生5.0级地震,位于甘肃天祝-古浪一带的"西部烈度衰减台阵"得到充分触发,甘肃强震动台网的50台强震仪获得了主震加速度记录。本文首先对150条强震动记录进行常规处理,计算出近场强震动记录的加速度峰值随震中距的分布情况;根据4个典型台站的加速度时程记录及其加速度反应谱,分析本次地震的基本特征;然后将实际观测数据与意大利新一代地震动衰减公式对比,分析峰值加速度（PGA）及谱加速度衰减关系;最后结合已有的工程场地地质资料,采用H/V谱比法对4个不同类别的典型台站进行分析,发现该方法能很好地反映实际台站场地的反应特征。     

基于波谱包络特征的地震事件检测

以声谱图像模式识别为基本思想,改进了基于地震波波谱包络分布特征的初至震相检测方法。改进后的算法,首先将波形记录特征转换为谱能量分布,以台站固有背景噪声的时频特征为基准,提取出记录信号的时频包络特征作为事件触发检测的目标函数。为降低主震尾波对检测后续余震的影响,采用非线性标度缩放因子对大于台站背景噪声水平的能量进行归一化处理。通过2组密集余震序列的实测结果表明:相对STA/LTA算法自动检测结果,新方法正确触发率提高约19.6%,漏触发率则降低了22.6%,表现出更强的抗干扰能力和触发效率,且运行速度快,能够满足地震实时处理系统的技术要求。     

2020年1月19日新疆伽师MS6.4地震强震动记录特征初步分析

2020年1月19日新疆伽师发生M S6.4地震,新疆强震动观测台网共获取44组强震动记录,西克尔强震台获得本次地震最大峰值加速度633.3×10-2 m·s-2。本文对获取到的强震动记录进行初步整理、分析,拟合得到本次地震地震动峰值加速度衰减关系,在300 km范围内与经验性衰减关系相差不大。计算分析了峰值加速度大于100×10-2 m·s-2的5个典型强震台站加速度反应谱,并与设计反应谱进行对比分析,同时计算了这5个台站地震动70%及90%能量持时,两者相差较大,反映出地震主要能量释放集中在相对较短的时间内。     

基于条件均值反应谱的特大地震强震记录的选取及调整方法

在PEER地震动数据库(PGMD)的基础上, 结合近几年国内外特大地震的地面运动记录, 建立了地面运动数据库, 同时根据日本M_W9.0特大地震获得的141组记录进行统计回归建立加速度反应谱衰减关系, 并采用条件均值反应谱法, 即设定地震与结构概率需求结合的方法选择地面运动. 选波实例表明, 当设定地震为特大地震时, 基于条件均值反应谱法选取地面运动记录时, 扩展数据库中大震记录并建立符合大震记录加速度反应谱的衰减关系是十分必要与迫切的. 该思路为进一步研究结构动态时程分析中地面运动记录选取问题及所选记录提供了依据.      

基于条件均值反应谱的特大地震强震记录的选取及调整方法

在PEER地震动数据库(PGMD)的基础上,结合近几年国内外特大地震的地面运动记录,建立了地面运动数据库,同时根据日本Mw 9.0特大地震获得的141组记录进行统计回归建立加速度反应谱衰减关系,并采用条件均值反应谱法,即设定地震与结构概率需求结合的方法选择地面运动.选波实例表明,当设定地震为特大地震时,基于条件均值反应谱法选取地面运动记录时,扩展数据库中大震记录并建立符合大震记录加速度反应谱的衰减关系是十分必要与迫切的.该思路为进一步研究结构动态时程分析中地面运动记录选取问题及所选记录提供了依据.     

2018年2月12日河北永清4.3级地震强震动记录分析

2018年2月12日河北省廊坊市永清县发生4.3级地震,震中位于廊固凹陷内的河西务断裂附近,国家强震动台网中心获取74组强震动记录,本文对触发台站进行场地分类,结果显示大部分为Ⅰ类场地(51.35%),其次为Ⅱ类场地(35.14%)和Ⅲ类场地(13.51%)。根据5个典型台站加速度时程记录及反应谱分析本次地震强震动特征,并对各台站峰值加速度反应谱与方位角和震中距的关系进行分析。采用克里格插值方法绘制地震仪器烈度分布图,由于台站分布不均,导致极震区附近烈度影响场计算缺值现象,本文通过拟合本次地震强震动记录得到该地区地震动衰减关系,在空白区域建立空间随机假设台站进行补点插值,解决了计算缺值问题,为缺少台站记录的震区提供准确快速制作烈度分布图的思路,为震害调查和地震应急救援提供重要依据。     

景谷M_S6.6、M_S5.8和M_S5.9地震强震动记录初步分析与场地效应研究

2014年云南景谷先后发生M_S6.6、M_S5.8和M_S5.9中强地震,云南强震动台网获取了丰富的加速度记录。本文整理了各次地震中固定台和流动台获取的强震动加速度记录资料,分别进行了地震动衰减关系和加速度反应谱分析,结果表明,所观测到的加速度峰值比云南地区地震动衰减关系预测值高,反应谱谱值随震级的增加有增大趋势。最后将益智强震台作为典型台站,分析了该台站在地震中的场地放大效应。     

2017年8月8日四川九寨沟7.0级地震强震记录及特征分析

2017年8月8日四川九寨沟县发生7.0级地震,中国数字强震动台网布设在四川、甘肃、陕西、宁夏的66个强震台获得主震加速度记录。本文首先对198条三分向强震记录进行常规处理,计算出近场强震记录的加速度峰值随震中距的分布情况;再根据2个典型台站的加速度时程记录,通过计算其加速度反应谱并与设计反应谱比较,分析本次地震的基本特征;然后将实际观测数据与意大利新一代地震动衰减公式对比,分析峰值加速度（PGA）及谱加速度的衰减关系;最后结合已有的工程场地钻探资料,采用H/V谱比法对2个不同类别的典型台站进行地场地效应分析,发现该方法能很好地反映实际台站场地的反应特征。     

2023年山东平原MS 5.5地震宽频带面波震级和近场地震动反应谱空间分布特征分析

2023年8月6日山东平原发生M_S 5.5地震,中国地震台网中心获得丰富的测震和强震台站三分量波形数据。使用2°—10°震中距范围内80个台站的宽频带垂直向速度记录,测量该地震的宽频带面波震级;使用震中距200 km范围内1 278个强震仪和简易烈度计三分量记录,计算近场强震动加速度反应谱值。结果表明,宽频带面波震级M₍S(BB))平均值为5.5,震中西南侧台站测定震级相对偏小,偏大台站多分布在东北侧。近场强震动加速度反应谱呈NE—SW走向的条带状分布特征,沿断层破裂方向衰减慢,垂直断层方向衰减快。宽频带面波震级和加速度反应谱的空间分布特征支持本次地震以东北向单侧破裂为主,对照震中区地震断层资料,本次地震可能属于高唐和陵县—阳信隐伏断裂体系。     

2019年10月28日甘肃夏河5.7级地震强地面运动特征分析

2019年10月28日甘肃省夏河县发生5.7级地震,中国数字强震动台网的18个专业台站在此次地震中触发。本文处理捕获的54条三分向加速度记录,给出近场台站的地震动参数,绘制了震中附近区域峰值加速度等值线图,其长轴呈WN-ES方向展布。将实际观测数据与几种常用地震动衰减关系对比,发现俞言祥^[1]短轴衰减预测模型能更好地反映此次地震的影响场。将振幅较大的62LBL、62BLX台的反应谱与我国抗震设计反应谱比较,采用最小二乘法拟合出不同震中距5个台站各周期谱加速度衰减特性,总结了此次地震的反应谱基本特征。运用H/V谱比法对4个典型台站进行场地地震反应分析,研究了局部场地条件对峰值加速度和峰值速度的影响过程。     

2012年唐山4.8级地震强震动记录特征及场地相关特性分析

2012年5月28日河北省唐山市古冶区与滦县交界发生4.8级地震, 国家强震动台网中心在河北、 天津和北京的94个强震动台站记录到了本次地震的加速度。 本文给出了获取记录的强震动台站分布及强震动记录结果, 统计了强震动记录数量随震中距的变化, 给出了3个较小震中距台站记录到的加速度时程; 绘制了空间地震动峰值加速度等值线图及周期0.2 s、 2.0 s加速度反应谱值的等值线, 发现峰值加速度等值线与长周期加速度反应谱等值线极值分布具有明显地域差异, 分析认为是由于厚沉积层对长周期地震动具有放大作用造成的。 通过强震动记录与适用于本区的三个衰减关系对比, 分析了此次地震的峰值加速度衰减特征, 同时研究了周期0.2 s、 2.0 s加速度反应谱值的衰减特征, 周期2.0 s反应谱值随震中距的衰减与衰减关系能较好地对应, 然而在震中距100～130 km沉积层较厚的集中地区, 表现出了实际记录较衰减关系值偏大的现象, 认为同样是由于厚沉积层对地震动加速度反应谱长周期的放大作用导致的。 研究了震中距差别不大的情况下, 场地类型与沉积层厚度对反应谱特征周期的影响, 对比基岩台站与软弱地基土层台站的强震动记录反应谱, 发现软弱土层台站的土层对地震动有一定的放大作用, 导致中长周期地震动被放大, 对比位于沉积层较薄的隆起区台站与位于沉积层较厚的凹陷区台站强震动记录反应谱, 发现厚的沉积层不仅对反应谱长周期有放大的作用, 同时也会使得反应谱特征周期值变大。     

利用噪声功率谱密度的统计特征评价台站对主动源信号的接收效能

利用背景噪声的功率谱密度的统计特征,对宾川主动源周边接收台站1~10 Hz有效频带的噪声水平进行了分析。结果表明:较好的台站观测条件和观测环境可以大大提高气枪信号的记录质量,通过建立和维护高质量的观测台站,可以减少获取高信噪比的气枪信号的叠加次数,也可以在同等叠加次数下获取更远的传播距离。     

龙头山集镇局部场地地震动效应分析

依据龙头山集镇6个典型场地上的钻探资料及土体的动力非线性特性试验数据,分别建立了相应场地的地震反应分析模型。以幅值折半的龙头山镇强震动台站（053LLT）东西向主震加速度记录作为入射地震动,采用一维土层地震反应分析等效线性化方法计算了场地地震反应,讨论了近地表覆盖土层结构对地震动加速度峰值及反应谱的影响,并对场地效应与震害的关系进行了分析。      

澜沧-耿马强震地面运动特征研究

本文利用澜沧-耿马地震中记录到的强震加速度数据,对地面运动加速度峰值和反应谱进行了统计分析。文中研究了震级、震中距、地震方位和场地条件等各种因素对加速度峰值和反应谱形状的影响,提出了适用于本地区的地震加速度峰值和反应谱值的哀减公式并和过去的一些研究结果进行了对。比文中证明了地面运动加速度矢量峰值的衰减与烈度等震线或主发震断层走向的对应关系。     

2018年陕西宁强5.3级地震强地面运动特征及局部场地效应分析

2018年9月12日陕西省宁强县发生5.3级地震,中国数字强震动台网的39个专业台站在此次地震中触发。文章中通过处理捕获的117条三分向加速度记录,给出近场台站的地震动参数,绘制震中附近区域峰值加速度等值线图,其长轴呈西南-东北方向展布。采用实际观测数据与几种常用地震动衰减关系对比,发现霍俊荣衰减预测模型能更好地反映此次地震的影响场。将振幅最大的51GYD台的反应谱与我国抗震设计反应谱比较,采用最小二乘法拟合出不同震中距5个台站各周期谱加速度衰减特性,总结出此次地震的反应谱基本特征。运用H/V谱比法对51GYD土层台和62ZM台阵进行局部场地地震反应分析,研究覆盖土层对地震动的放大作用,及局部地形对峰值加速度和峰值速度的影响过程。     

利用地震背景噪声互相关检测流动地震台波形时钟漂移

时钟精度是地震观测中最重要的参数之一, 需要通过卫星授时信号来保障。 当卫星信号被屏蔽或仪器守时部件出现问题时, 地震计内部时钟会逐渐漂移, 给后续数据处理带来极大困扰。 利用地震背景噪声台站对互相关提取的经验格林函数, 不仅可以用于结构成像, 也可以用于检测波形时钟是否存在漂移, 并获得时钟漂移幅度。 使用地震背景噪声互相关方法对2017—2019年云南永胜地区4个流动观测台站的连续波形进行了时钟漂移检测, 结果发现部分流动台站在不同时间段存在不同模式的时钟漂移, 最大幅度可达到1.75 s。 同时, 利用云南宾川气枪重复震源激发的信号进行互相关计算, 对上述结果进行了验证, 发现两种结果具有较好的一致性。 研究表明, 背景噪声互相关对波形的时钟漂移有较高的灵敏度, 能够有效检测出时钟问题, 防止波形被误用, 可为后续波形时钟校正提供参考信息。     

青海门源5.1级地震强震动记录及初步分析

对西北强震动台网中心收集的2013年9月20甘肃肃南与青海门源交界5.1级地震的44组三分向加速度记录进行了处理和初步分析,给出了126条零基线校正后的三分向峰值加速度值。距震中37 km的63 MEY台加速度峰值约为50 gal,可得出该次地震震中烈度约为Ⅴ度,与震后的实际调查结果基本一致;选取了近场典型台站的加速度记录进行分析,绘制出了校正后的加速度时程曲线以及加速度反应谱,反应谱幅度及卓越周期的差别体现了震中距对地震传播和地震在不同场地环境中的影响。     

南京市测震台网台站背景噪声分析与应用

地震观测台站背景噪声水平是影响台网地震监测能力的重要因素。通过分析南京市属台站的噪声水平和背景噪声功率谱概率密度函数分布,发现2017年与2018年因受较多因素干扰,背景噪声水平整体高于2016年,结合仪器故障、溧水观音寺施工及六合台体应变施工等事件,探讨了如何及时发现观测环境的变化及仪器故障对台基噪声数据的影响。结果表明,研究台站背景噪声的变化,对了解台站数据记录质量、监控台站观测环境以及地震观测系统健康状态具有一定的参考意义。     

四川九寨沟MS7.0地震的地震动分布和衰减特征初步分析

2017年8月8日在四川阿坝州九寨沟县发生了M_S 7.0地震,这是继2008年四川汶川M_S 8.0地震和四川芦山M_S 7.0地震后在此地区发生的又一强震。本研究对此次地震中的66组主震记录进行了常规校正处理,基于此分析了此次地震中典型台站——九寨百合台站的地震动特征,并通过地震动的峰值加速度、反应谱参数分析了近场效应特征。研究结果表明:九寨百合台站的三分量峰值加速度都超过了100 gal,而地震动持时相对较短,并且三分量反应谱在短周期大于Ⅷ度多遇地震设计谱,小于Ⅷ度罕遇地震设计谱;由于九寨沟地震属于典型的走滑型地震,因此地震动参数的方向性特征不明显;九寨沟地震的地震动的峰值加速度以及反应谱谱值小于同等震级的芦山地震,并且小于几个典型衰减关系的预测值。对九寨沟地震的地震动参数特征研究表明,此次地震是一次震级较大、但灾害损毁程度较低的地震。