基于强震动台阵记录的地震动相干性研究

论文摘要

地震动相干性通常表现为非相干效应、行波效应、场地效应及衰减效应四大效应。同一观测点不同深度或地表不同位置两点的地震动时程具有差异性,空间地震动差动对于大跨度结构、大型地下综合体结构的地震响应有很大的影响,因此,研究地震动的相干性对工程设计有十分重要的意义。相干函数可以很好地表示地震动的相干性。为深入研究地震动的相干性,根据计算相干函数所用的数据来源,研究方法可以大致分为三类,即经验法、理论法及半理论-半经验法。本文基于日本KiK-net台网、希腊EUROSEISTEST台阵、中国大陆响嘡台阵及台湾地区的SMART-1台阵的地震动记录,利用经验法对地震动相干性进行了分析,计算了地表上各点间的相干函数。论文重点分析了地表与地下测点间的相干函数,研究深度对相干函数的影响,并讨论了震级、震中距、距离、场地类型对相干函数的影响。此外,将计算结果与经典的经验模型进行比较,讨论了经验模型的适用性。论文的主要工作及得到的结论如下:（1）计算了由日本KiK-net台网得到的台站记录的相干函数,分析震级、震中距、深度、场地类别的影响。结果表明:震级分组不同的台站两测点间的相干函数曲线相似,无明显区别;不同震中距分组下,相干函数曲线在低频段内的大小和随频率增大的下降速率是相似的,震中距无影响,在中高频段,震中距越小相干函数的值越大;相干函数在低频段（0-10Hz）,随频率和深度的增加,水平分量的相干函数的值减小,且随深度增加相干函数下降的速率更快,在更高频段处深度和频率的影响则不明显;竖直分量与水平分量相干函数有相似的规律,但在中高频段竖直分量的相干函数出现很大的振荡;B类场地的相干函数最大、下降速率最慢,C类次之,D类场地相干函数值最小,下降速率最快。（2）基于希腊EUROSEISTEST台阵的40次地震事件的数据,计算了随深度变化的地震动空间相关性,研究震级、震中距、深度对相干函数的影响,并将计算结果与已有模型进行对比。得到结论如下:震级对相干函数的影响体现为,在低频段内,影响可以不计,而该频段也是工程实践更为关注的频段;震中距对相干函数的影响主要体现在低频段,震中距越小,相干函数在低频段略大一些,但差距不明显;地震动的空间相干性随深度和频率的增加而降低,且竖直分量的相干函数与水平分量的相比,在中高频会出现波峰;与现有的随深度变化的王国新的模型和丁海平建立的相干函数模型对比,拟合结果不理想。（3）基于响嘡台阵的记录分析,计算了地震动相干性,分析了震级、深度的影响;基于台湾SMART-1台阵记录分析距离等因素的影响,并将结果与经验模型进行对比。得到以下结论:震级对相干函数的影响不明确;随深度、距离的增加,相干函数在低频段的数值减小,下降速率变快,两个水平分量的相干函数曲线相似,与竖直分量的相干函数存在差异,总体来说竖直分量的在中高频的波动幅度更大;相干函数在水平地表上并非是各向异性的;地表布置的SMART-1台阵的相干函数曲线与屈铁军模型在低频段（0-10Hz）拟合的较理想,与其他经验模型拟合结果则不理想。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
•   1.1 研究背景及意义
•   1.2 地震动相干性研究
•     1.2.1 国内外研究现状
•     1.2.2 常用相干函数模型
•     1.2.3 现有研究中存在的问题
•   1.3 论文研究内容
• 第二章 日本KiK-Net数据的相干函数
•   2.1 引言
•   2.2 数据处理
•     2.2.1 台网简介
•     2.2.2 记录选取及分组
•     2.2.3 记录数据预处理
•   2.3 相干函数的计算及影响因素
•     2.3.1 计算方法
•     2.3.2 震级的影响
•     2.3.3 震中距的影响
•     2.3.4 深度的影响
•     2.3.5 场地的影响
•     2.3.6 模型拟合
•   2.4 本章小结
• 第三章 欧洲地震试验场数据的相干函数
•   3.1 引言
•   3.2 台阵介绍及记录选取
•   3.3 计算
•     3.3.1 震级的影响
•     3.3.2 震中距的影响
•     3.3.3 深度的影响
•     3.3.4 与经典模型的拟合
•   3.4 本章小结
• 第四章 大陆和台湾地区台阵数据的相干函数
•   4.1 引言
•   4.2 响嘡台阵
•     4.2.1 记录选取
•     4.2.2 响嘡台阵的相干函数
•   4.3 SMART-1台阵
•     4.3.1 记录选取
•     4.3.2 SMART-1台阵的相干函数
•   4.4 本章小结
• 第五章 结论与展望
•   5.1 结论
•   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: 王月茹

导师: 温瑞智

关键词: 相干性,相干函数模型,强震台阵,场地类别,深度方向

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: P315.7

DOI: 10.27490/d.cnki.ggjgy.2019.000024

总页数: 117

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