【摘要】：地震動衰減關(guān)系描述地震動場的分布,為工程場地地震安全性評價和地震區(qū)劃提供技術(shù)支撐。區(qū)域的經(jīng)驗性衰減關(guān)系研究和發(fā)展主要依賴于大量的強震觀測數(shù)據(jù)。除了美國西部和日本外,世界上大多數(shù)國家或地區(qū)尚缺少足夠強地震動數(shù)據(jù),難以直接統(tǒng)計建立區(qū)域經(jīng)驗性衰減關(guān)系。建立基于地震學(xué)的衰減關(guān)系是一個解決方案。美國NGA-East項目做了有益的探索,尚有一些需要進一步改進、完善的問題。本文指出NGA-East地震動衰減關(guān)系加權(quán)方案的不足是沒有表達點源模型適用于中小地震和遠場地震動估計、而有限斷層源模型適用于預(yù)測大地震近斷裂強地震動這一重要共識,提出了一個表達點源和有限斷層源各自適用范圍的加權(quán)方案,在震級(6.0,7.0)范圍內(nèi)對借助兩種震源模型估計的地震動PGA加權(quán)平均,與震級[5.0,6.0]點源得到的PGA與[7.0,8.5]有限斷層震源模型計算的PGA組合,建立了四川地區(qū)的PGA混合衰減關(guān)系。論文主要包括兩部分,(1)借助有限斷層震源模型合成6.0級以上地震的地震動,涉及研發(fā)震源模型參數(shù)的定標律、建立區(qū)域地震動衰減關(guān)系需要的26個震級相應(yīng)的有限斷層震源模型以及合成192個地表點上各30條地震動加速度時程;(2)研究將7.0級以下地震有限斷層源估計的地震動平均PGA與點源估計的PGA加權(quán)平均的方法,采用恰當形式表達混合衰減關(guān)系。首先,借助近年發(fā)表的新數(shù)據(jù)建立震源參數(shù)的定標律。收集NGA數(shù)據(jù)庫中的震源全局參數(shù),補充形成分別包含189個地震的數(shù)據(jù)1和204個地震的數(shù)據(jù)2,分三種破裂類型、三(四)個震級段,統(tǒng)計得出矩震級與破裂面的面積、寬度、長度以及破裂面上平均錯動量四個參數(shù)之間的經(jīng)驗關(guān)系和半經(jīng)驗關(guān)系。通過與9個地震公開發(fā)表的數(shù)據(jù)比較,說明了在四川地區(qū)使用的可行性。從eQuake-RC的有限斷層源破裂模型數(shù)據(jù)庫等來源收集、整理了全球范圍的211個地震的錯動分布,逐一從中提取局部震源參數(shù)。區(qū)分板內(nèi)地震和俯沖帶地震,建立了三種破裂類型的凹凸體參數(shù),包括最大凹凸體和其它凹凸體的面積、長度、平均錯動量、最大凹凸體中心及破裂起始點的坐標等,與相應(yīng)全局參數(shù)的定標律。指出了局部參數(shù)與全局參數(shù)的關(guān)系比與矩震級的關(guān)系離散性小得多;6.5級以上地震大多數(shù)有多個凹凸體,6.5級以下的多是單凹凸體;其它凹凸體中心坐標根據(jù)最大凹凸體中心在破裂面上的位置分左右統(tǒng)計可以避免凹凸體的重疊,破裂起始點坐標不再限制在凹凸體之外。通過與公開發(fā)表的4個地震局部參數(shù)的比較,說明了本文定標律在四川地區(qū)的可行性。隨后,歸納了為研發(fā)區(qū)域地震動衰減關(guān)系建立有限斷層震源模型的思路、步驟。通過對四川地區(qū)的區(qū)域地震構(gòu)造條件分析、歸納,結(jié)合敏感性分析,選用破裂面傾角值70°、破裂類型All,并提出了破裂面上緣埋深的估算方法。統(tǒng)計得到四川地區(qū)平均震源深度為16 km,指出破裂面寬度上限應(yīng)該取32 km。借助截斷的正態(tài)分布考慮定標律的不確定性,估算每一個震級的30組震源參數(shù)值,生成30個破裂面上錯動的分布。對6.0≤M_w≤8.5,間隔0.1級,共26個震級,各建立了30個有限斷層震源模型。在整理子源引起地表地震動合成方法、改進各子源引起的地震動在時間域疊加公式表達的基礎(chǔ)上,逐一合成了26個震級、四個方向上各48個地表點的地震動,得到每一震級、192個地表點上各30個PGA的平均值。經(jīng)比較論證,合并歸納出長軸、短軸兩個方向的衰減關(guān)系。借助二維表格形式表達地震動衰減關(guān)系,震級[5.0,6.0]的直接采用點源得到的PGA,[7.0,8.5]的采用有限斷層震源模型計算的PGA,(6.0,7.0)的采用兩類PGA的加權(quán)平均。隨震級的遞增,點源結(jié)果的權(quán)系數(shù)從1.0線性遞減至0.0,有限斷層源結(jié)果的權(quán)系數(shù)從0.0線性遞增至1.0。體現(xiàn)了中小地震的震源可以用點源表達,大地震的需要用有限斷層源表達的共識,其間要有一個過渡的處理。得出了可供工程應(yīng)用的四川地區(qū)基巖場地PGA混合衰減關(guān)系,完成了在我國發(fā)展基于地震學(xué)的地震動衰減關(guān)系的最后也是最關(guān)鍵的一步。最后,通過與四川地區(qū)一定數(shù)量的強地震動觀測數(shù)據(jù)和全國地震區(qū)劃圖編制中對四川地區(qū)采用的衰減關(guān)系的比較,論證了本文改進的效果,對大地震PGA衰減的估計有很明顯的優(yōu)勢。通過三個具體工程場地的地震危險性評估結(jié)果與采用邏輯樹加權(quán)方法結(jié)果的比較,進一步論證了本文加權(quán)方案的改進在實際應(yīng)用中的可行性,展示了避免大量重復(fù)計算的優(yōu)勢。
【圖文】：

圖 2-1 四十年中發(fā)表的衰減關(guān)系隨機誤差項標準差σ的匯總（Douglas，2003）大量數(shù)據(jù)顯示，相同震級、相同距離、甚至相同場地條件的地震動仍有很大的不確定性。例如，Boore（2005）發(fā)表的美國加州 2004 年發(fā)生的一次 6 級地震中觀測到的地震動數(shù)據(jù)相對衰減關(guān)系表現(xiàn)出的離散，如圖 2-2 所示。圖中圓點表示實際記錄的 PGA，衰減曲線是根據(jù)美國西部廣泛使用的加速度衰減關(guān)系計算的，粗實線表示的是平均值，細實線和虛線分別表示了在此基礎(chǔ)上加減一個、兩個標準差的范圍。從中可以看出，地震動衰減表現(xiàn)出的離散性相當大，距離相同的兩個地點的 PGA 可能相差若干倍，，在近距離處土層場地上甚至可能差十倍。在大致相同的距離上，土層場地上的 PGA 有的大于基巖場地的，有的小于基巖場地的�？紤]到地震波從震源傳播到觀測點經(jīng)過非常復(fù)雜的途徑，至距離相同的點可能會有完全不同的傳播途徑、傳播介質(zhì)也有較大差別，土層場地的速度結(jié)構(gòu)的差別可能更大，圖中展示的地震動衰減的不確定性是完全能夠理解的。顯然，不確定性中有相當一部分是隨機的，也肯定有認識上不夠清楚的成分。

年中發(fā)表的衰減關(guān)系隨機誤差項標準差σ的匯總（Do示，相同震級、相同距離、甚至相同場地條件如，Boore（2005）發(fā)表的美國加州 2004 年發(fā)數(shù)據(jù)相對衰減關(guān)系表現(xiàn)出的離散，如圖 2-2 所，衰減曲線是根據(jù)美國西部廣泛使用的加速度平均值，細實線和虛線分別表示了在此基礎(chǔ)上中可以看出，地震動衰減表現(xiàn)出的離散性相當能相差若干倍，在近距離處土層場地上甚至可層場地上的 PGA 有的大于基巖場地的，有的震源傳播到觀測點經(jīng)過非常復(fù)雜的途徑，至距播途徑、傳播介質(zhì)也有較大差別，土層場地的示的地震動衰減的不確定性是完全能夠理解的隨機的，也肯定有認識上不夠清楚的成分。
【學(xué)位授予單位】：中國地震局工程力學(xué)研究所
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TU435

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 王珊;張郁山;;各類抗震設(shè)計規(guī)范對設(shè)計地震動時程規(guī)定的對比分析[J];中國地震;2017年01期

2 周越;陳蘇;李小軍;;基于小波方法的近海域地震動時頻特性分析[J];土木工程學(xué)報;2016年S1期

3 梁建文;朱俊;;地下隧道軸向地震動土作用分析[J];地震工程學(xué)報;2017年02期

4 蔣連接;鞏思鋒;蔡萬軍;;覆蓋層厚度對遠場長周期地震動能量特性的影響[J];科學(xué)技術(shù)與工程;2017年14期

5 張海鋒;王立新;黨發(fā)寧;田紅梅;;面板堆石壩地震動最不利輸入方向研究[J];防災(zāi)減災(zāi)工程學(xué)報;2017年03期

6 溫瑞智;;我國強地震動記錄特征綜述[J];地震學(xué)報;2016年04期

7 聞風(fēng);;能噴冰的“火山”[J];老友;2017年07期

8 黃宏生;;日本長周期地震動等級及其關(guān)聯(lián)解說表[J];國際地震動態(tài);2014年07期

9 張翠然;陳厚群;;工程地震動模擬研究綜述[J];世界地震工程;2008年02期

10 吳洪奇;姚進;任德均;;基于LabView生成人造地震動[J];微計算機信息;2008年16期

相關(guān)會議論文 前10條

1 吳哲騫;陳輝國;宋祥林;;一種基于已知記錄的多點地震動合成法[A];慶賀劉錫良教授執(zhí)教六十周年暨第十一屆全國現(xiàn)代結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2011年

2 袁美巧;俞瑞芳;俞言祥;;基于小波變換的地震動時—頻特性研究[A];中國地震學(xué)會成立三十年學(xué)術(shù)研討會論文摘要集[C];2009年

3 張令心;張繼文;;近遠場地震動及其地震影響分析[A];第八屆全國地震工程學(xué)術(shù)會議論文集（Ⅰ）[C];2010年

4 江帆;董銀峰;李英民;郭俊鋒;;時程分析中速度脈沖地震動的適用性及影響規(guī)律[A];第八屆全國地震工程學(xué)術(shù)會議論文集（Ⅰ）[C];2010年

5 竇玉斌;林永星;;地震動時程模擬的工程方法研究現(xiàn)狀與預(yù)測[A];第四屆全國建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)交流會論文集（上）[C];2013年

6 孫進忠;彭一民;趙鴻儒;;超聲模擬在地震動研究中的應(yīng)用及展望[A];1991年中國地球物理學(xué)會第七屆學(xué)術(shù)年會論文集[C];1991年

7 呂斌;李杰;;確定性波動輸入條件下的地震動場數(shù)值模擬[A];第十一屆全國結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會議論文集第Ⅱ卷[C];2002年

8 李仕棟;羅奇峰;;不同角度淺埋斷層對場地地震動的影響[A];第八屆全國振動理論及應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集摘要[C];2003年

9 胡聿賢;張敏政;;地震動研究的國內(nèi)外現(xiàn)狀(綜述)[A];中國地震學(xué)會第二屆代表大會暨學(xué)術(shù)年會論文摘要匯編[C];1984年

10 袁一凡;;近場地震動的模擬[A];中國地震學(xué)會第三次全國地震科學(xué)學(xué)術(shù)討論會論文摘要匯編[C];1986年

相關(guān)重要報紙文章 前1條

1 袁芳;北京交大發(fā)揮學(xué)科優(yōu)勢支持災(zāi)后重建[N];科技日報;2008年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 劉爍宇;超高層建筑校驗遠場長周期地震動研究[D];重慶大學(xué);2018年

2 姜偉;基于地震學(xué)的基巖場地PGA混合衰減關(guān)系[D];中國地震局工程力學(xué)研究所;2018年

3 王天韻;地震動場實時預(yù)測方法研究[D];中國地震局工程力學(xué)研究所;2018年

4 朱瑞廣;主余震序列地震動的條件均值譜與挑選方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2017年

5 籍多發(fā);主余震地震動特征及結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2018年

6 何衛(wèi)平;考慮波傳播特點的地震動場及工程應(yīng)用[D];武漢大學(xué);2015年

7 陳輝國;完全非平穩(wěn)多點地震動模擬研究[D];重慶大學(xué);2014年

8 王海云;近場強地震動預(yù)測的有限斷層震源模型[D];中國地震局工程力學(xué)研究所;2004年

9 張郁山;希爾伯特—黃變換（HHT）與地震動時程的希爾伯特譜[D];中國地震局地球物理研究所;2003年

10 王滿生;考慮土-結(jié)構(gòu)相互作用體系的參數(shù)識別和地震反應(yīng)分析[D];中國地震局地球物理研究所;2005年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 史曉寧;西南地區(qū)地震動衰減關(guān)系初步研究[D];中國地震局工程力學(xué)研究所;2018年

2 王成;微小地震動檢測系統(tǒng)的低噪聲設(shè)計[D];吉林大學(xué);2018年

3 王振;汶川地震北川縣交通局辦公綜合樓倒塌分析[D];防災(zāi)科技學(xué)院;2018年

4 魏勇;消能冗余伸臂框架—核心筒結(jié)構(gòu)在長周期地震動作用下的減震性能研究[D];廣州大學(xué);2018年

5 秦秋實;近斷層脈沖型地震動作用下基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)動力分析[D];西安建筑科技大學(xué);2018年

6 王旭楠;小波擬合D-V-A聯(lián)合譜的人造地震動及其輸入高層結(jié)構(gòu)的動力分析[D];西安建筑科技大學(xué);2018年

7 尤濤;時程分析地震動選取方法與反應(yīng)譜長周期段下降規(guī)律研究[D];華南理工大學(xué);2018年

8 鄭鎮(zhèn)杰;基于時域隨機地震動模型的地震動加速度時程模擬[D];華南理工大學(xué);2018年

9 梁瑞軍;脈沖型近場地震動作用下建筑結(jié)構(gòu)層剪切系數(shù)分布研究[D];武漢理工大學(xué);2017年

10 唐澤楠;近斷層脈沖型地震動的量化識別與參數(shù)解析[D];西南交通大學(xué);2018年

本文編號：2616986