三种非线性时变识别方法的对比研究——以2021年日本福岛地震为例

利用2021年日本福岛地震(M_JMA 7.3)中6个KiK-net台站的观测记录，分别基于移动窗解卷积法、移动窗谱比法和移动窗自相关函数法对场地非线性时变过程进行研究，分析非线性发生的阈值和程度。研究表明：三种方法识别场地非线性时变特征的稳定性不同。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，但其反映的是地表至井下平均波速的变化，识别的非线性程度偏低。对于存在强波阻抗比的浅表层土体，移动窗谱比法和移动窗自相关函数法识别的非线性程度更强；对于较低波阻抗比的浅表层土体，则不容易识别出稳定的非线性时变结果。三种方法识别的非线性最强时刻基本一致，皆位于整条记录加速度峰值附近。基于三种方法识别的6个台站的非线性阈值约在40～140 gal,剪切波速下降比在16%～53%之间，场地非线性程度较明显。