盆地对三分量地震动持时的影响初探

利用关东盆地及其周边KiK-net台网井上台站记录的2004—2017年15次中强地震（矩震级为5.1～6.9级）构建三分量记录显著持时Ds5-95数据库。针对该数据库,基于残差分析方法和3种水平向地震动持时参数预测方程,计算并给出事件间残差和事件内残差及其随不同类别参数的变化。在此基础上,初步探讨了水平向地震动持时预测方程应用于预测竖向地震动持时的可行性及盆地对三分量地震动持时的影响。研究结果表明,对于震源距和场地VS30相当的情况,盆地内台站持时普遍大于盆地外台站持时,盆地内、外台站竖向地震动持时均大于水平向地震动持时;3种预测方程均可实现对盆地外台站水平向地震动Ds5-95的合理估计,但在一定程度上低估了盆地内台站的水平向地震动Ds5-95;3种预测方程均无法直接应用于竖向地震动持时预测。     

云南景谷MS6.6地震地震动特征分析

2014年8月3日云南省鲁甸发生MS6.5地震后,10月7日云南省内再次发生景谷MS6.6地震。对我国数字强震台网捕获的39组主震记录进行处理后,分析幅值参数、Arias强度以及持时参数的衰减特征,发现两次地震触发台站远场记录的地震动参数均显著低于预测方程,鲁甸地震的近场地震动参数略高于景谷地震;而鲁甸地震地震动参数衰减快于景谷地震,这可能与云南东部地区Q值低于西部地区的区域差异性特征相关。分析结果可以为研究该区域6.5级左右地震动衰减特征提供参考。     

基于NGA强震数据的地震动显著持时研究

持时对工程场地或构筑物的非线性地震响应存在显著影响,但目前有关地震动持时的研究相对振幅与频谱的研究较少。本文基于太平洋地震工程中心的NGA-East强震数据库和NGA-West2强震数据库的地震动记录,对5%～95%显著持时进行了研究。分析了地震动两分量时程的显著持时差异及差异产生的原因,进而探讨了显著持时定义自身的缺陷。借助考虑随机效应的多参数非线性回归给出了NGA-East和NGA-West2数据的5%～95%显著持时的预测公式,可在适用的震级和断层距范围内为估计构造稳定区和构造活跃区的显著持时提供参考。     

2011年缅甸M7.2地震强震动观测记录初步分析

简要介绍了2011年3月24日缅甸勐帕亚M7.2地震发生后,云南强震动台网中心55个台站接收到的强震动记录及其初步处理结果,并对地震动衰减关系拟合、频谱随震中距的震域变化及地震动持时特征进行了分析.结果表明:由云南地区强震动记录资料拟合的地震动衰减关系相对于大陆区域的地震动衰减关系,与此次强震动记录具有更好的相关性.地震动加速度卓越频率依Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类场地及楼房结构而依次变低,且随着震中距加大,强震动记录主频值呈变小趋势.场地类别对地震动水平分量持时的影响比竖向分量更明显一些.最后对仪器触发范围、方式、响应半径问题进行了探讨.     

考虑区域特征的地震动模拟 ——以2020年伽师MS6.4地震为例

为研究伽师地区地震动的区域特征,提高地震动预测的可靠性,文中利用伽师地区近10a收集的强震动观测记录,采用非参数谱反演方法分离了地震动的震源、传播路径及场地影响,建立了反映伽师地区地震动区域特征的路径衰减、路径持时、场地线性反应等经验模型,并给出了伽师地区46次地震的震源参数(矩震级、拐角频率和应力降).文中确定的伽师...     

地震动持时在工程抗震设计中的研究现状与展望

长持时地震动对工程场地震害和建筑结构累积损伤具有不利影响,在工程结构抗震设计中选取地震波时,应充分考虑地震动持时的影响。通过文献梳理,对几类典型的地震动持时定义进行阐述,分析其特点与适用性,并总结持时影响因素及预测方程的研究进展。基于持时对结构抗震性能的影响,总结考虑持时的抗震设计方法研究现状,分析存在的问题,并对研究方向进行展望。     

基于NGA模型的芦山余震地震动衰减关系

四川省芦山县于2013年4月20日发生了7.0级地震,基于国家强震动台网中心发布的此次地震的2 106组余震强震动记录,利用基于NGA衰减关系的简化模型,使用随机效应方法拟合得到其PGA以及0.01~8 s周期下的伪加速度反应谱（阻尼比5%）的地震动衰减关系。与其他学者研究得出的四川其他地区衰减关系进行对比,本文模型能够较好地预测芦山余震强震动衰减。不论基岩场地和软土场地,本文在衰减关系在短周期均与卢大伟模型结果一致。但是在长周期情况下,本文模型在软土场地大于卢大伟结果,而在基岩场地上低于俞言祥结果。因此,在使用本文衰减关系时,要特别注意场地和周期对其的影响。     

基于特征分类排序的典型海底地震动记录研究

面向海域工程抗震设计及评估对海底地震动的需求,基于日本相模湾海域K-NET的ETMC海底强震动记录,根据震级、震中距选取面向工程输入的949组地震动记录数据库。在考虑震源类型差异的基础上,对地震动峰值、持时、频谱等参数进行分析,通过反应谱、Arias烈度等指标描述典型海底地震动特征。根据峰值加速度、显著持时等强度指标对海底地震动记录进行排序,给出基于不同地震动特征分类下的典型地震动记录。推荐的海底地震动可为考虑不同结构需求参数的典型海域工程结构时程分析提供输入地震动。     

基于小田原试验场地数据的不同基岩输入模型对预测地震动特征的影响研究

随着强震台网的密布及观测记录的增加,为研究各类局部场地地震反应预测模型的合理性提供了有效的参考依据,也使利用强震记录及场地条件研究地震动特征成为可能。选取场地地质参数资料和地震记录数据齐全的日本小田原（Ashigara Valley）盲测试验场地,通过对比不同地震动输入方式及场地反应分析模型,研究地震动特征,分析现有模型的优劣。基于1990年8月5日M5.1强震事件的地表基岩记录和地下基岩地震记录,采用地下台强震记录直接输入、地表基岩台强震记录减半为基底地震动输入、地表基岩台强震记录反演为基底地震动输入作为3种基岩地震动输入。基于局部场地条件分别建立一维等效线性模型、二维黏弹性模型及二维时域等效线性化模型等工程中常用的场地数值分析模型,进行局部场地地震反应分析,预测该盲测场地的地表地震动特征,并与对应的实测强震记录结果进行对比,分析不同基岩地震动输入方式对预测地震动特征及地表土层反应谱特征的影响,重点分析地震动输入、土体非线性、场地横向不均匀性及几何与非线性特征共同作用等因素对地表地震动特征的影响,以期为地表地震动的合理预测提供参考。     

川滇地区中小震地震动衰减特征分析

利用2007年以来川滇地区24次中小型破坏性地震（MS4.7~6.7）的基岩场地和土层场地的强震动记录,分别统计获得了川滇地区水平向基岩场地和土层场地的地震动峰值及加速度反应谱衰减关系。通过与俞言祥2001年基于转换方法得到的我国西部基岩地震动衰减关系的对比,验证了本文衰减关系在中小震级对地震动估计的可靠性。同时,根据强震动数据随震级以及震中距的分布情况,分析了本文结果的适用性和可靠性。     

陕北塌陷记录的区域特征研究

选取陕西省境内2011—2018年震级为M_L2.7—3.1的18个天然地震事件的287条记录和2013—2018年上述震级范围的20个陕北塌陷事件的185条记录,从时间域、频率域及时频域进行分析对比,总结出陕北塌陷记录区别于天然地震事件的特征:① 在时间域,就P波初动而言,塌陷的P波初动弱而平缓,只有极少数台的垂直向P波初动方向清晰,而天然地震的P波初动强而尖锐,垂直向P波初动方向清晰,有象限分布的特征;在体波特征方面,塌陷的体波周期要比天然地震的大;面波发育是塌陷区别于天然地震最显著的特征之一,即使震中距很小,塌陷记录依然有明显的短周期面波Rg波发育;在震中距＜50 km时,塌陷的振幅比A_S/A_P值要远远大于天然地震,且随着震中距的增大,A_S/A_P值变小并与相同震中距下天然地震的A_S/A_P值相近;相同震级,塌陷比天然地震尾波持续时间长,能量衰减慢。② 在频率域,塌陷的频率域较窄,主要为低频信号,集中在0—3 Hz内;天然地震的频率域较宽,低频信号较少;定义频带内频谱的方差与均值的比值为频谱变异系数α,塌陷的频谱变异系数α整体高于天然地震的。在震中距200 km范围内,塌陷的拐角频率f_c较天然地震小,集中在1—3 Hz,天然地震的拐角频率f_c在3—15 Hz均有分布。③ 从时频谱的对比可见,塌陷的主要频率成份为低频面波,而天然地震频率成份最丰富的为横波波段。      

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。     

东汉早期的地震活动

东汉早期(公元25—127年)的地震史料十分宝贵, 它反映了从远古零散、 不系统的地震记载转入连续记载并逐渐认识地震的过程. 这时的地震事件较多, 但研究不充分, 地震参数基本呈空白状. 史料的记载方式以“郡国地震”和“京师地震”为主; 时间上, 基本在汉和帝以后; 地点上, 以大华北为主. 本文具体分析了东汉早期的33次地震事件, 利用新的地震烈度衰减关系, 采用郡国平均地理面积和有感面积的概念, 比照地震范例的标准, 按《中国地震目录》的烈度震级表进行参数估算. 研究期间最主要的地震事件是4次震级≥6 ¹/₂ 的强震, 即公元46年10月和119年3月南阳地震、 121年10月冀南-鲁西地震和123年5月汉阳地震, 震后都有持续1—2年的余震活动. 公元118年前的地震主要分布于大华北, 震中至京师洛阳的距离多在200 km以外. 除两次5 ¹/₂ —6级地震外, 均属5—5 ¹/₂ 级中等强度地震, 少数小于4 ³/₄ 级. 京师洛阳虽经历过多次地震, 但其受影响程度并不强, 基本为有感或强有感的水平, 没有遭受过破坏性或中等强度的震害.     

场地条件对地震动持时的影响

本文通过美国强震记录,按照中国场地类别划分方法进行场地分类,研究不同类别场地条件对地震动持时的影响(70%能量持时)。分析表明,场地条件对持时的影响非常大,总体来说,随着震级的增大持时变长,在同一震级时,各类场地随震中距的的变化趋势差别较大,并且竖直向与水平向的变化趋势很相近。     

基于移动窗解卷积法的2011年日本东北 MW9.0大地震场地非线性时变识别

利用模拟记录和2011年日本东北M_W9.0大地震观测记录分析了基于移动窗解卷积法识别场地非线性时变特征的可行性,并与移动窗谱比法的结果进行了对比分析。研究表明:基于移动窗解卷积法可以较好地揭示场地非线性随地震动水平的变化过程,识别非线性发生的阈值、非线性变化程度及强震动后的恢复程度;与移动窗谱比法相比,移动窗解卷积法更容易获得较为稳定的土体非线性时变过程,但对于存在强阻抗比的浅表层土体,移动窗谱比法可以获得更准确的非线性程度。对2011年日本东北M_W9.0大地震中8个KiK-net台站进行了非线性时变分析,结果表明;两种方法识别的非线性阈值较接近,约在40—100 cm/s2之间,且与场地v_S30没有明显的相关性;在峰值加速度PGA较低的IBRH20台站,非线性引起的波速下降较小（3%）且震后几乎完全恢复;PGA 处于386—822 cm/s2之间的其余7个台站,场地等效剪切波速下降13%—37%,产生了显著的场地非线性,且震后未完全恢复;PGA大于380 cm/s2时,非线性所导致的场地波速下降、恢复与PGA无明显相关性。      

基于汶川MS8.0地震强震动记录的山体地形效应分析

2008年汶川M_S8.0地震中, 固定和流动地形影响台阵记录到大量主余震记录, 本文通过对其均方根加速度、 相对持时、 频谱等要素进行分析, 讨论了山体地形效应的特征及其影响因素. 对于自贡西山公园地形台阵各测点的分析结果显示: 该台阵山脚基岩位置地震动的均方根加速度和相对持时明显低于山体周边土层场地和山体基岩测点; 随着高程的增加, 山体基岩测点的均方根加速度逐渐变大, 相对持时则变化不大, 傅里叶谱形状也大体一致, 在2.0—5.0 Hz频段内有所放大; 山体周边土层场地和山体地形对于相同地震动输入中不同频段内地震动能量的放大水平不同, 从而导致二者的地表地震动强度产生显著差异, 且前者对地震动持时的增加更加显著.      

中国大陆强震时空分布特征及2021年玛多7.4级地震后趋势分析

对中国大陆强震活动的时空分布特征进行分析,有助于中国大陆强震趋势的判定。由于地震目录完整性的限制,目前对中国大陆强震时间间隔的分析多基于1900年以来地震目录。因为记录时长相对较短,难以排除当前强震时序特征基于偶然的可能性,并且可能导致过拟合而影响预测效果。针对上述问题,本文根据2021—2030年中国大陆地震重点危险区确定工作中的相关资料,对合成地震目录进行了分析,结果表明区域地震活动强弱交替是一种普遍现象,当假设中国大陆活动断层具有准周期复发特征时,合成地震目录时序特征与当前目录最为接近。基于上述认识,使用适用范围更广的单参数指数分布拟合了中国大陆强震间隔,并结合相邻强震构造关联随时间的变化对2021年5月22日玛多7.4级地震后中国大陆的强震趋势进行了分析。结果表明,继玛多7.4级地震之后,未来两年中国大陆再次发生7级以上地震的概率较大,下次强震发生在2022年年底之前的概率为61.81%。下次强震发生在2021年的概率为30.58%,最有可能的发震区域是巴颜喀拉地块;下次强震发生在2022年的概率为44.97%,重点关注南北地震带中南段。     

基于CPU-GPU异构并行的复杂场地近断层地震动谱元法模拟

在前人对三河—平谷地震研究的基础上,本文采用多震级、多破裂方式对三河—平谷地区进行地震动模拟,以开展三河—平谷地震的震级研究。首先,我们将研究区域的历史烈度曲线转化为峰值加速度（PGA）和峰值速度（PGV）,随后将其与多震级、多破裂方式下的模拟结果进行对比。通过分析差异值,初步确定最贴近三河—平谷地震震级的三个可能值,分别为M_W7.8,M_W7.9和M_W8.0。进一步比较这三个震级下的180种破裂模式及其产生的烈度空间分布形态与历史烈度形态的相似度,筛选出四种最相符的破裂模式。将这四种模式生成的烈度曲线与历史烈度进行对比,最终得出夏垫断裂在三河—平谷地区巨震的实际震级。研究结果显示,该震级小于人们通常认知的M_W8.0,更趋近于M_W7.9−或M_W7.8＋＋。

     

GROUND MOTION CHARACTERISTICS OF GAOYOU-BAOYING M4.9 EARTHQUAKE

An M4.9 earthquake occurred at the junction of Gaoyou and Baoying on July 20, 2012. In this paper, 43 sets of strong motion records of the main shock are analyzed. With these data, we analyzed the characteristics of the peak ground motion value, attenuation relation, duration and acceleration response spectrum. We draw the peak acceleration contour map of the region near the epicenter. The contour line is smooth and the trend of long axis is northwest-southeast. Distribution of peak acceleration of the observed records is basically consistent with the real intensity distribution. Compared with the predicted result based on the seismic attenuation relation proposed by Yu Yanxiang and Wang Suyunon for eastern China and the Fifth-generation ground motion zonation map, the horizontal PGA and PGV of Gaoyou-Baoying earthquake are higher than the predicted results that are based on the model of Fifth-generation ground motion zonation map, while the PGV is similar with the predicted results which are based on Yu Yanxiang and Wang Suyun's model. We regressively analyzed the spatial-temporal change curves of the two types of relative ground motion durations. Compared with the predicted results proposed by Bommer et al. (2009) based on the NGA strong motion records, the durations of all the three components of this earthquake are higher. 10 typical recordings' acceleration response spectra with 5% damping are calculated, their peak periods are around 0.1~0.3s. The acceleration response spectrum of the station 32BYT, which has the largest amplitude, is considerably larger than the Chinese code design spectra, while it becomes notably smaller when the period is larger than 0.4s. Compared with the horizontal bedrock acceleration response spectrum predicted by the attenuation relationship for the eastern part of China, the observed response spectrum shape is similar with the predicted ones, while almost all the observed response spectrum values (except station 32YCT)are smaller than the predicted bedrock acceleration response spectrum. These phenomena suggest that this earthquake has a weak impact on the seismic fortification standards in this area. Using H/V single-station spectral ratio method, amplitude and site amplification effect of the two typical stations are calculated, and the results show the H/V values are obviously larger than that of ground microtremor. This suggests that the site of the station has obvious amplification effect on ground motion.