实时场地校正方法及其在地震预警中的应用

论文摘要

地震预警系统对地震数据处理的实时性要求极高。其数据来源除布设在基岩的测震台站外,还有大量非基岩场地的强震动台站和地震烈度仪台站,其场地影响不容忽视。为了考虑震级估算和地震动场预测中的场地影响,需要对各种场地条件下的地震动记录进行实时校正。目前一般使用某个标量来表征场地放大效应。这种方法虽然计算量小,但是没有充分考虑场地放大系数的频率相关性。为了兼顾实时的要求和场地放大系数的频率相关性,本文基于我国四川和日本部分强震动台站记录,将一种实时场地校正方法应用于地震预警中。论文主要内容如下:(1)选取我国四川地区基岩场地与非基岩场地的强震动台站,研究不同工况下实时场地校正方法预测地震动的效果。首先计算场地标量,并应用参考场地谱比法设计对应的时域滤波器。利用两种场地校正方法从参考台站地震动预测目标台站的地震动。通过对比两种方法得到的地震动加速度峰值(PGA)与仪器地震烈度,本文发现时域滤波器校正方法能够实时模拟目标场地的波形,准确度略高。(2)选取日本Ⅱ类场地下的IBRH18强震动台站的地震动记录与钻孔数据,分别利用井上井下谱比法和等效线性化方法计算场地频响函数,并设计相应的滤波器。利用滤波器对井上地震动记录进行实时的场地校正,通过对比井下实际地震动,本文发现井上井下谱比法与等效线性化方法的准确性均要优于标量校正方法。运用平均群延迟谱法估计了IBRH18台站井上井下的地震波到时差,发现场地条件对于该台站的相位影响很小。同时针对Ⅳ类场地下的IBRH10强震动台站进行了研究,发现实时校正方法在IBRH10台站处的效果不如IBRH18台站。(3)针对IBRH18强震动台站,本文分别计算了4类地震记录(井上观测地震动、井下观测地震动、基于井上井下谱比法和等效线性化方法的井下模拟地震动)的(?)、P_a、P_v和P_d值。对比发现,使用实时方法对井上记录进行场地校正能够降低震级估算参数的离散性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
•   1.1 选题背景及意义
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 场地效应的影响因素及研究方法
•     1.2.2 场地校正方法
•   1.3 研究内容和论文框架
• 第二章 实时场地校正方法在地震动预测中的应用
•   2.1 引言
•   2.2 标量校正与时域滤波器校正
•     2.2.1 标量校正
•     2.2.2 时域滤波器校正
•   2.3 土层-土层——以51LXM与51LXT强震动台站为例
•     2.3.1 数据的选取
•     2.3.2 相对场地放大系数的计算
•     2.3.3 设计IIR滤波器
•     2.3.4 两种方法对比
•   2.4 基岩-土层——以51BXZ与51BXY强震动台站为例
•     2.4.1 数据的选取
•     2.4.2 IIR滤波器的设计
•     2.4.3 PGA对比
•   2.5 讨论
•   2.6 结论及展望
• 第三章 基于实时场地校正方法的井下地震动估计
•   3.1 引言
•   3.2 两种场地频响函数计算方法
•     3.2.1 井上井下谱比法
•     3.2.2 等效线性化方法
•   3.3 基于井上井下谱比法的滤波器设计
•     3.3.1 数据的选取
•     3.3.2 井上井下谱比及群延迟谱的计算
•     3.3.3 IIR滤波器的设计
•   3.4 基于等效线性化方法的滤波器设计
•   3.5 井下实际地震动与实时估计地震动的对比
•     3.5.1 地震动加速度峰值（PGA）与JMA计测烈度的对比
•     3.5.2 波形的对比
•   3.6 不同场地条件下的应用效果——以IBRH10 强震动台站为例
•     3.6.1 数据的选取
•     3.6.2 IIR滤波器的设计
•     3.6.3 结果对比
•   3.7 结论及展望
• 第四章 场地校正在实时震级估算中的初步应用
•   4.1 引言
•   4.2 数据的选取
•   4.3 实时场地校正方法在震级估算中应用的可行性
•   4.4 本章使用的震级估算方法
• c方法'>    4.4.1 τ_c方法
• d方法'>    4.4.2 P_d方法
•   4.5 实际应用效果及讨论
• c值的对比'>    4.5.1 τ_c值的对比
• a、P_v、P_d值的对比'>    4.5.2 P_a、P_v、P_d值的对比
•   4.6 结论及展望
• 第五章 总结与展望
•   5.1 总结
•   5.2 展望
• 附录
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介
• 攻读硕士期间发表的文章
• 攻读硕士期间参与的科研项目

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 王辅臣

导师: 马强

关键词: 地震预警,地震动预测,震级估算,场地放大系数,实时场地校正

来源: 中国地震局工程力学研究所

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 地质学,地球物理学

单位: 中国地震局工程力学研究所

分类号: P315.75

DOI: 10.27490/d.cnki.ggjgy.2019.000053

总页数: 100

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