地震动合成方法比较与研究

论文摘要

地震动合成研究是地震工程学研究的重要课题,也是保障社会稳定和发展、减少地震灾害的迫切需求。近半个世纪以来,强地震动数据积累的很快,一些国家获取了相当丰富的地震数据。通常,在一次强地震中能够获取大范围的地震数据、同时还能保证观测数据记录的空间密度。然而,由于地震的随机性和不确定性,这些记录往往集中在某一些地区,地理环境和地质条件的不同使得许多数据的应用价值受到限制,为了得到能够满足特定地理地质条件的地震数据,人工地震动合成的研究受到越来越多地震学家和地震工程师的重视。随机方法、三角级数法、经验格林函数法等地震动合成方法相继出现,这些方法的提出和应用极大的促进了地震动合成的研究和发展。然而,方法的繁多并不能解决一些根本问题,有的计算方法过于复杂,使得计算难度较大;而有的计算过程又过于简化,使得计算结果与实际记录相去甚远。本文在查阅大量文献基础上,对目前地震动合成方法加以总结、比较和研究,并做出一定改进,本文工作主要包括一下几个方面:(1)介绍地震动合成的研究历史和发展现状,总结目前国内外地震动合成方法:分析地震动的频谱特性;(2)详细介绍了目前比较常用的经验格林函数法、随机有限断层法、基于时频非平稳地震动合成方法,以及目前运用不是很多但很重要的一些其他方法,如数值格林函数法、宽频带格林函数法、三角级数法等;(3)采用经验格林函数法研究新疆喀什地震、采用随机有限断层法研究沈阳6.5级地震,以及在随机场条件下采用基于时频非平稳方法研究和比较地震动的相干性,同时,对这三种方法进行深入比较研究,总结各种方法的优缺点并提出改进意见;(4)根据我国实际地震地质条件,在归纳和研究大量地震数据的基础上计算推导出改进的的经验公式,并在研究实际地震中加以检验;(5)对汶川地震进行深入研究,从汶川地理位置、地质条件出发,对本次强震的加速度时程进行合成,做出加速度等值线图,并与实际地震记录进行对比,进而研究地震发生后近断层区域建筑结构破损情况与地震动强度关系,使得理论与实践相结合;(6)对文章所研究的地震动合成方法进行讨论,对未来地震动合成方法的发展方向进行展望。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 地震动合成研究历史
• 1.2 地震动合成发展现状
• 1.2.1 以随机振动模型为基础的地震动合成
• 1.2.2 考虑强度和频率非平稳的地震动合成
• 1.2.3 考虑其他地震参数的半经验综合方法
• 1.3 需要解决的问题
• 1.4 本文研究内容和工作
• 2 地震动频谱分析
• 2.1 频谱分析
• 2.2 地震动特性
• 2.2.1 振幅
• 2.2.2 频谱
• 2.2.3 持时
• 3 地震动合成方法研究
• 3.1 经验格林函数法
• 3.1.1 经验格林函数法简介
• 3.1.2 改进的经验格林函数法
• 3.1.3 小震记录非零基线校正
• 3.2 随机法
• 3.2.1 随机点源法
• 3.2.2 随机有限断层法
• 3.3 基于相位差谱的地震动合成
• 3.3.1 相位差谱及相位差谱统计模型
• 3.3.2 基于相位差谱非平稳地震动场的合成
• 3.3.3 基于相位差谱的地震动反应谱拟合
• 3.4 其它方法
• 3.4.1 简化的数值格林函数法
• 3.4.2 三角级数法
• 3.4.3 宽频带格林函数法
• 4 地震动合成研究及比较
• 4.1 经验格林函数法合成新疆阿图什6.0级强余震
• 4.1.1 概述
• 4.1.2 地震基本参数的确定
• 4.1.3 合成计算结果
• 4.1.4 计算结果分析
• 4.2 随机有限断层法合成沈阳6.5级地震
• 4.2.1 沈阳市地震地质条件
• 4.2.2 建立模型
• 4.2.3 参数确定
• 4.2.4 数据结果分析
• 4.2.5 结论与讨论
• 4.3 基于相位差谱的地震动合成
• 4.3.1 水平相干函数模型
• 4.3.2 竖向相干函数模型
• 4.3.3 结论与讨论
• 5 汶川地震研究
• 5.1 汶川地理地质条件及地震成因
• 5.1.1 地理地质条件
• 5.1.2 地震成因
• 5.2 实际地震记录
• 5.3 汶川地震模拟研究
• 5.3.1 模型建立
• 5.3.2 参数确定
• 5.3.3 计算结果
• 5.3.4 结论
• 6 讨论与展望
• 6.1 讨论
• 6.1.1 经验格林函数法
• 6.1.2 随机有限断层法
• 6.1.3 基于相位差谱地震动的合成
• 6.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢