论文题目: 地震动随机模拟方法中的场地效应研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 固体地球物理学
作者: 姜慧
导师: 胡聿贤,赵凤新
关键词: 随机模拟,软基岩,厚覆盖土层,场地联合效应,谱比,波长近似,衰减
文献来源: 中国地震局地球物理研究所
发表年度: 2005
论文摘要: 随机模拟方法是一种建立在地震观测资料的基础上的半理论、半经验的方法。在频域内,场地的地震动傅立叶幅值谱,可以表示为震源谱、传播路径影响因子和场地效应的乘积。其优点是能反映本地区的震源、传播路径和场地特性。 大家知道,在同一地区,用中小地震确定的传播路径影响和软基岩场地效应,同样适用于强震。在强震资料有限的情况下,如何用中小地震的观测记录研究本地区的传播路径和场地影响,服务于强地面运动随机模拟,是本论文的出发点。 中小地震的震源谱可以用“布龙”理论模型表示,传播路径中的几何衰减因子可以用三段几何衰减模型表示。但传播路径的非弹性衰减和软基岩场地的放大和衰减联合效应影响难以分开,如何分离非弹性衰减和场地放大和衰减联合效应（简称“场地联合效应”）是本论文研究的关键问题。 经过对随机模拟预测方程中各因子的物理意义研究,根据“非弹性衰减因子是震源距的函数,而场地效应基本不随震源距变化”（Boore,1983,2003）这一特性,通过对大量的、不同距离的观测记录分析和反演计算,可以把软基岩的场地联合效应和全路径非弹性衰减因子在1-10Hz频率范围内分离、并分别确定出来。 本论文选择了两个研究区,分别研究了软基岩场地的联合效应和厚覆盖土层场地的联合效应。 在数字地震观测资料较为丰富的新疆北天山研究区,可以用随机模拟预测方程反演法,分离软基岩场地联合效应和非弹性衰减的影响,并把二者分别确定出来。不考虑地形效应的影响,研究区的平均软基岩场地效应,在2-4Hz频率范围为1.5倍左右,可以直接用于研究区软基岩场地的地面运动随机模拟。研究区的S波品子因子为QS=278f0.346,客观地反映了研究区的非弹性衰减。在此基础上,本论文根据单拐角频率震源谱模型,对研究区中强地震的加速度反应谱进行了随机模拟。 另外,本论文用H/V谱比方法研究了软基岩台站的放大特性,分析结果表明:研究区观测记录的H/V谱比与震源距无关,能反映场地的放大特性。软基岩场地的H/V谱与参考硬基岩场地的H/V谱的比值,可近似表示软基岩场地的相对放大效应。但它们不仅反映了研究区软基岩台站场地自身放大效应,还包含了个别台站的地形效应,远大于1。 在具有丰富的中小地震强震记录和钻孔剪切波速资料的伽师-巴楚地区,用两种方法研究了厚覆盖土层场地的联合效应。首先,根据近场中小地震的强震记录及其传播特性,用地震动随机模拟预测方程估计出厚覆盖土层场地的联合效应。然后,采用联合方法-1/4波长近似法确定的场地放大效应和强震记录确定的场地Kappa衰减效应的乘积,估计出厚覆盖土层场地的联合效应。结果显示,两种方法确定的厚覆盖土层场地的联合效应很接近,在2-6Hz频率范围,厚覆盖土层场地联合效应可达3-5倍。最后,通过对研究区6-7级地震的地面运动随机模拟,修正研究区中小地震作用下的覆盖土层场地的联合效应的谱,标定出6-7级地震作用下的覆盖土层场地的联合效应。标定后的覆盖土层场地的联合效应的,可以用于研究区6-7级地震的地面运动随机模拟。
论文目录:
摘要
Abstract
第一章 引言
1.1 选题背景
1.1.1 强地面运动预测方法简单回顾
1.1.2 强地面运动随机模拟方法的特点
1.1.3 地面运动随机模拟方法的关键问题
1.2 研究内容和意义
1.2.1 研究区选取
1.2.2 研究内容
1.2.3 研究意义
1.3 研究思路与内容安排
1.3.1 研究思路
1.3.2 内容安排
第二章 强地面运动随机模拟方法中的场地效应研究现状
2.1 随机模拟方法及研究现状
2.2 场地效应研究现状
2.2.1 基于场地土层剪切波速度结构的土层反应分析方法
2.2.2 基于钻孔内不同地层、深度的强震记录的研究方法
2.2.3 基于自由场地上的不同类型观测资料的研究方法
2.2.4 基于钻孔波速资料和强震记录的联合方法
第三章 北天山研究区的资料概况
3.1 北天山研究区选取及资料概况
3.2 研究区台站及其场地情况
3.2.1 研究区的台站信息
3.2.2 各台站的场地情况
3.3 研究区的数字地震观测记录
第四章 用数字地震资料研究软基岩的场地效应
4.1 用随机模拟预测方程反演法估计研究区软基岩的场地效应
4.1.1 方法和原理简介
4.1.2 确定软基岩场地联合效应的步骤
4.1.3 研究区的基本地震学参数选取和初步计算
4.1.4 反演研究区非弹性衰减因子和场地联合效应
4.1.5 仪器响应校正的敏感性分析
4.1.6 研究区软基岩场地联合效应估计
4.1.7 小结
4.2 用H／V谱比方法研究软基岩的放大特性
4.2.1 研究方法和工作步骤
4.2.2 H／V谱比和场地放大特性分析
4.2.3 软基岩场地的相对放大效应分析
4.3 关于地形放大效应的简单讨论
4.4 本章总结
第五章 伽师—巴楚研究区的资料概况
5.1 伽师—巴楚研究区及资料概况
5.2 研究区的强震观测资料
5.2.1 A区的模拟强震观测资料概述
5.2.2 流动数字强震台观测资料概述
5.3 研究区的钻孔波速资料
5.3.1 波速测试仪器简介
5.3.2 研究区钻孔资料概况及场地土特性
第六章 厚覆盖土层的场地效应研究
6.1 用近场强震记录研究厚覆盖土层场地的联合效应
6.1.1 用近场模拟强震记录研究A区厚覆盖土层场地的联合效应
6.1.2 用近场数字强震记录研究B区厚覆盖土层场地的联合效应
6.2 用联合方法研究厚覆盖土层场地的联合效应
6.2.1 用1／4波长近似法估计厚覆盖土层场地的放大效应
6.2.2 用强震资料确定厚覆盖土层场地的KAPPA衰减模型
6.2.3 用联合方法确定厚覆盖土层场地的联合效应
6.2.4 小结
6.3 本章总结
6.3.1 关于用近场强震记录研究场地的联合效应
6.3.2 关于用联合方法研究厚覆盖土层场地的联合效应
6.3.3 两种方法的对比
6.3.4 厚覆盖土层场地的特性
第七章 伽师—巴楚地区厚覆盖土层场地效应的标定
7.1 强地面运动随机模拟方法的原理
7.2 基本参数及其确定方法
7.3 建立在场地联合效应原谱基础上的中强地震加速度反应谱随机模拟
7.4 厚覆盖土层场地联合效应的标定和强地面运动随机模拟
7.5 本章总结
第八章 软基岩场地中强地震的地震动随机模拟
8.1 基本参数及其确定方法
8.2 研究区软基岩场地地面运动的随机模拟
8.3 软基岩场地中强地震的加速度反应谱
8.4 本章总结
第九章 论文总结
9.1 总结
9.1.1 非弹性衰减和软基岩场地效应
9.1.2 关于厚覆盖土层场地的联合效应
9.1.3 关于软基岩场地加速度反应谱的随机模拟
9.2 本论文的创新点和主要研究成果
9.3 存在的问题
附录
参考文献
本人简历
致谢
发布时间: 2005-09-21
参考文献
- [1].沉积环境对地震动场地效应的影响研究[D]. 李铁飞.中国地震局地球物理研究所2014
- [2].基于地震台阵数据的场地效应研究[D]. 耿冠世.中国地震局地球物理研究所2014
- [3].基于强震动观测的场地效应非线性特性研究[D]. 罗桂纯.中国地震局地球物理研究所2015
- [4].基于强震动记录的汶川地震场地效应研究[D]. 任叶飞.中国地震局工程力学研究所2014
- [5].震动图预测的不确定性及其应用[D]. 冯静.中国地震局地球物理研究所2013
- [6].场地地震波动模拟中透射边界稳定性问题研究[D]. 杨宇.中国地震局地球物理研究所2011
相关论文
- [1].近场强地震动预测的有限断层震源模型[D]. 王海云.中国地震局工程力学研究所2004
- [2].希尔伯特—黄变换（HHT）与地震动时程的希尔伯特谱[D]. 张郁山.中国地震局地球物理研究所2003
- [3].考虑土-结构相互作用体系的参数识别和地震反应分析[D]. 王满生.中国地震局地球物理研究所2005
- [4].基于数值格林函数方法的近场长周期强地震动模拟[D]. 张冬丽.中国地震局工程力学研究所2005
- [5].抗震设计规范中地震作用的规定[D]. 耿淑伟.中国地震局工程力学研究所2005
- [6].基于运动学和动力学震源模型的近断层地震动研究[D]. 刘启方.中国地震局工程力学研究所2005
- [7].复杂场地的土层地震反应分析[D]. 潘旦光.同济大学2003
- [8].重大工程场地地震动输入参数研究[D]. 钟菊芳.河海大学2006