用地震监测台网记录估计强地震动衰减的试验研究

发布时间：2017-09-21 02:18

  本文关键词：用地震监测台网记录估计强地震动衰减的试验研究

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【摘要】：地震动衰减关系在地震区划、工程场地安全性评价中是不可或缺的,也是工程地震研究的重要方面。在用地震监测台网数据反演区域参数,建立强地震动衰减关系的研究中,发现根据地震动幅值确定震级和依据这个震级估计地震动幅值两个过程中存在不协调问题。本文针对这一问题做了一些初步探讨,讨论直接用地震监测台网数据估计强地震动衰减的可能性,为在建立地震动衰减关系中更好地发挥宽频带数字地震监测台网记录的作用做如下试验研究。以数据丰富的日本东北地区(36-40 N,138-143 E)为研究区,收集、整理F-net数据库中的106次小震1382条记录、56次强震540条记录和K-NET数据中的72次小震706条记录、86次强震的1496条记录,作为本文的数据基础。将这些地震分为3.5≤Mw4.5(简称4级)、4.5≤Mw5.5(5级)、5.5≤Mw6.5(6级)和6.5≤Mw7.5(7级)四个震级段,分析比较两类不同观测物理量、不同距离范围、不同幅值、不同频带地震动的衰减特征,揭示出客观存在的一致性。震级越大、频率越低,地震动衰减特征的一致性越明显。进一步拟合地震动的衰减关系,结果表明两类数据得到的衰减系数差别不大,震级项的系数有明显的差别。选取同一次地震F-net和K-NET中均有10条及以上记录的15次地震,比较它们各自的衰减特征与其所在震级段的总体衰减特征的差别,指出差别不很明显,频率越低,差别越小。根据日本气象厅对震级计算的相关规定,分析了据本文两类观测数据确定的震级与JMA震级的差别,指出震级差值主要在-0.3(0.4)~0.3之间。比较了根据JMA震级计算公式中量规函数反算得到PGD衰减曲线与观测数据表达的衰减特征,指出两者比较相符,仅7级大地震差别略大。说明了借助确定震级所用的量规函数估计地震动的可行性。扩大反演数据的范围,分别采用F-net的3.5~7.5级的测震数据,F-net和K-NET的3.5~4.5级的观测数据,借助微遗传算法反演区域应力降??、品质因子中的0Q和η、几何衰减项中的1R与2R五个区域参数。依反演得到的区域参数计算PGA衰减曲线,与已有的衰减关系和K-NET的观测数据进行比较。结果表明,扩大数据震级范围得到的衰减关系估计地震动在近场增大,衰减加快,与观测数据更为符合;加入强地震动观测数据联合反演,得到的衰减关系估计地震动在近场没有明显改变,衰减更快,与远场观测数据符合得更好。从总体上看,扩大反演数据的范围有助于改善对地震动衰减的估计。与两个日本学者发表的经验性衰减关系比较,本文衰减关系的误差均值均在两者的误差均值之间,对于6级及以上地震,甚至小于经验性统计关系的结果;标准差总体上在两个经验性衰减关系的之间,小地震的低于两个经验性的;大多比仅用F-net小震数据反演得到的标准差小。与区域量规函数表达的PGD衰减比较,在几十至上百公里的中等距离段差别不大,在更近的距离处均比本文衰减关系估计的高,衰减速率总体大于本文的估计。将量规函数直接用于估计强地震动的衰减,是值得进一步研究的。
【关键词】：地震监测台网 强地震动观测台网 衰减特征 反演 量规函数
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P315.7
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 课题来源及研究背景和意义10-12
• 1.2 地震动衰减研究方法综述12-15
• 1.3 本文的主要研究工作15-17
• 第2章 观测数据说明17-28
• 2.1 引言17
• 2.2 宽频带地震监测台网的数据17-22
• 2.2.1 日本宽频带数字地震监测台网的概况17-19
• 2.2.2 F-net数据收集和处理19-20
• 2.2.3 数据的分布20-22
• 2.3 强地震动观测台网的数据22-27
• 2.3.1 日本宽频带数字强地震动观测台网的概况22-23
• 2.3.2 K-NET数据的收集和处理23-25
• 2.3.3 数据的分布25-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第3章 两类数据表达的地震动衰减特征28-49
• 3.1 地震记录处理方法28-30
• 3.1.1 基线校正28
• 3.1.2 微分28-29
• 3.1.3 积分29-30
• 3.2 两类数据表达的总体衰减特征30-39
• 3.3 一次地震中表现的衰减特征39-47
• 3.4 本章小结47-49
• 第4章 量规函数与观测数据的衰减特征49-54
• 4.1 日本的震级标度49
• 4.2 根据两类观测数据计算的震级49-51
• 4.3 量规函数与观测数据的衰减特征比较51-53
• 4.4 本章小结53-54
• 第5章 扩大区域参数反演的数据范围对地震动衰减关系的影响54-68
• 5.1 扩大数据范围反演区域参数54-58
• 5.1.1 本文采用的反演方法概述54-55
• 5.1.2 反演目标函数和适应度55-57
• 5.1.3 区域参数的反演结果57-58
• 5.2 对地震动衰减关系的影响58-66
• 5.2.1 本文地震动峰值的衰减关系58-60
• 5.2.2 与实际观测数据比较60-64
• 5.2.3 与量规函数表达的衰减特征比较64-66
• 5.3 本章小结66-68
• 结论与展望68-70
• 参考文献70-75
• 附录75-87
• 致谢87

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本文编号：891793