基于地脉动的地震预警台站场地类别评定研究

来源 :中国地震局工程力学研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:mynewgolvoe
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“国家地震烈度速报与预警工程”项目拟建成约15000个地震预警台站,其中有众多台站缺少完整场地信息。经济、高效地评估地震预警台站的场地类别和动力特性,并以此为基础进行场地校正,有助于提高预警时间精度,保证震级估算的准确性,为震后灾害分布及救援方向提供理论依据。基于钻孔波速数据的场地类别划分方法需使用大量人力物力,而地脉动单点谱比法简单、经济、便捷且可以有效反映场地动力特性,被广泛应用于国内外场地分类研究中。地震预警台网中,观测仪器种类繁多,本文通过重点研究不同仪器观测地脉动的时频特点及其H/V谱比与我国场地类别间的相关性,给出基于地脉动的场地分类方案,并分析分类方案对不同来源地脉动观测数据的适用性。本文完成的主要工作和研究结果如下:1.研究了地脉动H/V谱比卓越周期与场地类别的对应关系,建议了一套适于现行抗震设计规范场地类别的地脉动卓越周期划分方案,并通过与基于数值模拟、理论计算及震前背景噪声等方法的对比说明了该方案的合理性。2.通过随机模拟生成了大量我国四种类型场地剪切波速结构模型,计算、归纳了不同类别场地的传递函数;综合分析了地脉动H/V谱比与传递函数卓越周期及形状的一致性,建议了基于地脉动H/V谱比卓越周期与谱形的场地类别评定方案。3.通过在同一台站场地的长时间地脉动观测,采用多种时、频域信号分析方法,多角度对比分析了不同灵敏度的力平衡式加速度仪、MEMS加速度仪以及速度仪等观测地脉动的时频差别。结果表明,MEMS加速度仪观测的地脉动整体幅值略高,波形较差,但随着振幅增大与力平衡式加速度仪趋于一致,三分向傅氏谱形与力平衡式加速度仪相似,但H/V谱比趋于平坦;加速度仪灵敏度越高,H/V谱比卓越周期越容易识别;速度仪观测的地脉动与力平衡式加速度仪幅值相近,三分向傅氏谱及H/V谱比相似。4.针对MEMS加速度仪观测地脉动的低信噪比的缺点,同时采用MEMS加速度仪与力平衡式加速度仪在24个场地进行了地脉动观测,对比分析了二者的振幅水平、地脉动傅氏谱等的异同,给出了基于MEMS加速度仪观测地脉动的场地类别经验评定方案。结果表明,随着振幅的增大,MEMS与力平衡式加速度仪观测地脉动的傅氏谱曲线更接近,但MEMS加速度仪的H/V谱比曲线仍趋于平坦;对MEMS加速度仪的傅氏谱调整方法采用差值调整,更适用于场地分类。
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