用改进的经验格林函数方法模拟唐山地震动

建筑物的抗震设防需要尽可能地掌握未来大地震强震动记录信息,但大地震强震动记录的匮乏阻碍了抗震设防实践的发展。经验格林函数方法作为模拟地震动的主要方法,可以提供可靠的大地震强震动记录,但也存在着许多问题,如缺乏对大地震断层滑动分布不均匀的描述、用经验确定小震数目、模拟方法受到大小地震相似条件的限制等。文中对上述经验格林函数方法存在的问题进行了研究,改进的经验格林函数方法,有效地解决了上述问题。并用其对唐山大地震进行了模拟,并把模拟的地震动时程和反应谱与实际记录相比较,发现用改进方法模拟的地震动加速度反应谱比用未改进方法模拟结果更接近实际的地震动记录加速度反应谱。由此说明改进的经验格林函数可更准确的模拟地震动。     

基于改进的经验格林函数方法的地震动模拟

改进的经验格林函数方法弃掉以往完全用经验方法确定用于合成大震的小震数目的方法,考虑了大地震断层各个子断层位错的不均匀性,使得经验格林函数方法的物理意义更加清楚。用改进的经验格林函数方法,以汶川MS6.4余震记录作为经验格林函数模拟了九寨白河台、松潘安宏台、皋兰台和成都中和4个台站的加速度时程,与以往的经验格林函数方法比较,模拟结果的反应谱与记录符合得更好,证明了改进的经验格林函数方法可以反映震源位错的复杂分布,可以在工程地震中用来估计场地地震动过程。     

用有限强地震动记录校正等震线的估计研究

选用获得了加速度记录的2011年4月10日四川炉霍MS5.3及2011年8月11日新疆维吾尔自治区克孜勒尔自治州阿图什市与伽师县交界MS5.8地震,研究其快速生成震动图的偏差校正方法;通过台站实际观测值与借助经验性衰减关系估计值之间的残差分析,提出了利用台站数据对缺少台站地区借助经验性衰减关系估计值的对数偏差校正方法; 并比较了圆和椭圆衰减关系模型的对数残差及震动图的分布形态．结果表明, 适合于当地地震动衰减关系plusmn;3倍标准差的标准能够识别一些台站异常数据, 如炉霍MS5.3地震中炉霍地办强震台近场峰值加速度的高频脉冲引起的异常数据;对数偏差校正方法适合于地震动强度速报中缺少台站数据地区借助经验性衰减关系地震动参数估计值的系统偏差校正;圆衰减关系模型只能控制震动的程度,不能控制其分布形态．明确的地震震源机制、震源破裂过程、当地的地质构造背景及余震分布等信息有助于修正震动图的分布形态．      

基于汶川地震远场强震动记录的厚覆盖土层对长周期地震动影响分析

利用2008年5月12日汶川8．0级地震的远场强震动记录,研究太原盆地厚覆盖土层对长周期地震动的影响,并将其结果与地震安全性评价工作中的土层反应分析结果进行比较。结果表明：厚覆盖土层对长周期地震动有很强的放大作用,覆盖层厚度越厚,峰值出现的周期越大,而相对于基岩最大放大可达9倍左右。另外,对于厚覆盖层的场地,观测结果与场地地震安全性评价计算结果在一定的长周期范围内差别相当大,相对于基岩,观测结果的放大系数至少高于场地地震安全性评价计算结果的2倍以上,最大达到近9倍。     

经验GREEN函数法研究丽江6.0级强余震的地震动及破裂特征

利用经验Green函数方法，用1996年云南丽江地震后的ML4．7级地震合成了这次地震的最大余震Ms6．0的加速度记录，通过与实际记录在频域和时域的对比研究，分析研究了地震动特征和这次最大余震的可能破裂特征，并对经验Green函数方法进一步的改进方向进行了探讨。     

断层附近强地震动半经验合成方法的研究

本文对利用经验格林函数法合成断层附近的强地面运动等问题做了初步研究。基于云南施甸5.9级主震和余震强震观测记录和本文提出的移动窗技术对断层附近的主震记录进行了分析识别，发现大震的Asperity(凸凹体）与小震在时程和Fourier幅值谱上存在一定程度的相似性。这种相似性从理论上，可以解释为这种小震视为大震Asperity的“种子”，大震的Asperity是由这些“种子”发育而成的。在此基础上合成了云南施甸距震中仅为1.1公里的主震记录，同时也提出以断层附近小震作为经验格林函数存在着一些缺陷。     

近断层强地震动预测的一些基本问题讨论

近断层地震动的预测是当前地震工程中的一个关键科学问题。对预测中涉及的震源和三维地下结构建模、格林函数的计算和预测方法等基本问题做了探讨。分析了震源模型中全局和局部震源参数,给出一套震源建模方案;通过各种格林函数的对比分析,指出宽频带格林函数法是当前近断层地震动预测中最合适的方法。对近断层场地非线性分析的一些问题也进行了讨论。     

基于我国强震动数据的地震动持时预测方程

基于2007—2015年间我国数字强震动观测台网记录到的M_W5.0—6.6地震事件中的强震动记录,综合考虑震源、传播路径及场地的影响,采用随机效应回归分析方法建立了适用于中国大陆地区的地震动显著持时预测方程,并与其它地区的预测方程进行了对比分析。结果显示:显著持时随震级和距离的增大而增大,硬土场地的地震动持时整体上略小于软土场地,而且本文给出的地震动显著持时随预测变量的变化趋势与其它研究地区具有一定的相似性。      

经验格林函数方法的理论探讨

通过比较经验格林函数和理论格林函数模拟地震动方法,认为经验格林函数方法能比理论格林函数更好地模拟地震动。同时亦指出用经验格林函数方法模拟地震动时出现两个问题:(1)模拟的结果高频不稳定。(2)模拟的结果有一个"人造周期"。地震工作者提出选择适当的频响函数,比较有效地解决了模拟结果高频不稳定的问题;还提出了完备经验格林函数集的概念,以提高模拟结果与记录的符合程度。但完备经验格林函数集提出了每个大震子断层上都有小震记录的过于苛刻的要求,使得完备经验格林函数集的获得只能靠理论和经验关系结合的办法。本文通过对大震断层滑动速度函数的理论分析认为:可以用多个不同滑动速度和不同上升时间的小震合成经验格林函数,用这种经验格林函数合成的地震动不会产生"人造周期"。但需要加强对小震记录的反演工作并获得丰富的小震参数。     

经验格林函数方法理论上的改进

以往的经验格林函数方法存在着两个问题:一是要求大小地震需满足"相似"或"准相似"条件,这就限制了经验格林函数方法的适用范围。二是对大地震断层面的位错不均匀性考虑得不充分,而实际上大地震断层的位错一般是不均匀的。本文在假定大小地震不满足"相似"和"准相似"以及大地震断层面位错不均匀的前提下,对经验格林函数方法进行了改进,并应用于卢龙地震的模拟,模拟的结果与记录符合得比较好,说明改进的经验格林函数方法可以用来估计场地地震动过程。     

汶川地震强余震统计特性及地震动衰减关系

2008年"5·12"汶川特大地震发生后,固定及流动台站获得了数量可观的余震地震动数据,为地震危险性分析和地震动衰减规律研究提供了丰富的数据。通过Gutenberg-Richter关系分析得到汶川地震余震震级-频度分布（FMD）,结合Båth定律预估得到逼近实际的最大预估余震震级,基于修正的Omori定律拟合得到余震发生率与主震后时间的关系。主余震统计特性显示M_s4.0~6.4范围内的余震记录震中距及震级分布相对均匀,可作为建立地震动衰减规律的依据。故针对土层地表及基岩地表分别进行了EW、NS和UD三个方向的统计回归分析,给出了2种地表情况下三向地震动峰值加速度的定量衰减关系表达式。     

经验格林函数方法模拟地震动研究现状

经过30多年的发展,格林已经成为被地震工作者普遍接受的模拟地震动的方法.回顾发展历史,该方法可以分为3个阶段:第1阶段是经验格林函数理论建立阶段;第二阶段是经验格林函数方法逐步得到完善阶段;第三个阶段是经验格林函数方法的广泛应用阶段,该阶段提出了用该方法预测未来地震动的一般步骤,标志着用经验格林函数方法预测未来地震动,为建筑物的抗震设防提供依据已经到了比较成熟阶段.最后,对用经验格林函数方法和随机方法模拟地震动的优势和不足进行了比较.     

缺乏地震动加速度记录地区地震动估计的映射法

本文提出了缺乏地震动加速度记录地区地震动估计的映射法、此法的关键步骤是利用缺乏地震动加速度记录地区Ｂ和已有足够地震动加速度记录地区Ａ的地震烈度衰减关系的映射法，从而求得此两地区的映射地震对，使地震对中的地震所给出的两地区的地震烈度相同。     

强震动记录的低频截止频率自动搜索算法

本文针对传统方法在强震动记录处理中确定滤波低频截止频率效率较低的问题,提出一种确定滤波低频截止频率的自动搜索模型,并利用统计学习方法中的损失函数确定自动搜索模型流程的结束条件。基于2008年汶川和2013年芦山两次地震主震和余震获得的强震动记录,将自动搜索算法得出的结果与传统方法确定的低频截止频率进行比较,分析自动搜索算法产生误差的原因,进而提出自动搜索算法应遵循的原则和适用条件。结果表明该算法计算效率比传统方法有很大提升,特别适合海量强震动记录的批量处理。     

合成的台湾M_S8.0级大震在上海产生的地震动

2015年4月25日尼泊尔发生了M_S8.1级地震,给人们的提示是:在发生过强震的地方,有可能再次发生同样强度的地震。自上世纪20年代以来,台湾就发生过两次M_S8.0级大地震,遗憾的是对两次强震均未获得强震加速度记录。上海是目前世界上高层建筑最多的城市。本文用经验格林函数法合成台湾M_S8.0级大地震,通过合成得到加速度时程来估算对上海产生的地表面波强度。将来台湾一旦发生M_S8.0级大地震,其面波对上海高层建筑的影响也将最为显著,本文给出的估算强度旨在为地震应对和应急救援提供一定的参考。     

云南分区地震动衰减关系

受震源特性、传播路径等因素的影响,地震动特征具有很强的区域性。在近年来获取的强震动记录的基础上,根据地震地质特征和强震动记录的分布情况,将云南划分为3个区域．采用统计法和映射法,分别构建了这3个区域的地震动峰值衰减关系,并时其进行了分析和对比。     

兰州观象台存放台阵汶川M_S8.0强震动记录与分析

兰州观象台存放台阵在汶川特大地震中获取了10组三分量数字强震动加速度记录.本文依据这些实际观测资料研究了黄土场地在地震发生后的自由场地面运动加速度过程及其特征.结果表明在震源、场地和震中距相同情况下,场地上不同测点记录的加速度峰值存在一定程度的差异,较明显地反映了场地地形对EW分向地面自由场加速度的影响.10个测点的峰值加速度(PGA)均显示EW向大于NS向,而垂直向最小;各测点的傅里叶谱值,尤其是在小于1 Hz频段范围内,差异极小.     

用经验格林函数法和随机方法模拟卢龙地震的比较

在介绍用经验格林函数方法和随机方法模拟地震动的基础上,分别用这两种方法模拟了卢龙5．7级地震。模拟结果表明,用经验格林函数方法模拟地震动的结果与地震记录符合得很好。用随机方法模拟地震动在高频部分与地震动记录符合得比较好,而在中、低频部分符合得不太好。两种方法比较,经验格林函数方法模拟的结果更符合实际记录。但随机方法具有计算简单、无需小震记录的优点,因此发展随机的方法是有意义的。随机方法中中、低频部分不太符合的原因是随机方法中的很多经验关系是在美国大陆得到的。因此建议加强对中国大陆经验关系的研究,并把中国大陆的经验关系加入到随机方法中,使随机的方法成为中国大陆普适的模拟地震动的方法。     

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。