王玉石

(中國地震局工程力學研究所,哈爾濱 150080)

地震動強度及其特征分析

王玉石

(中國地震局工程力學研究所,哈爾濱 150080)

地震動的強度,一般用烈度或地面峰值加速度、地面峰值速度等地震動參數(shù)表示。但是,地面運動是一種典型的非平穩(wěn)信號,幅值和頻率成分均隨時間變化,瞬時的幅值最大值并不能完全代表其破壞能力。統(tǒng)計資料已表明,地面峰值加速度或地面峰值速度與烈度間的對應關系具有很大的離散性,很難僅僅根據(jù)一個地區(qū)強震記錄的地面峰值加速度或地面峰值速度可靠地估計其遭受的烈度影響。

在地震應急救援中,為快速可靠地估計烈度分布,需要探求與烈度間對應關系緊密的地震動參數(shù),并利用相應的地震動參數(shù)衰減關系進行儀器烈度空間插值,以求提高速報烈度的可靠性。

除了地面加速度時程,地面速度時程和地面位移時程也是重要的地震動強度表征,但是由于部分近場加速度記錄存在基線漂移現(xiàn)象,致使速度時程和位移時程并不能由加速度時程直接積分獲得。而采用濾波去除基線漂移將帶來誤差且無法得到地面同震永久位移,這與觀測資料不符。

本文收集了近年來我國西部獲得的破壞性地震加速度記錄及其對應的烈度資料,利用假設檢驗的方法,對比分析了多個強地震動參數(shù)與烈度間的相關性,統(tǒng)計結果表明譜烈度與震害烈度間對應關系最好。本文對譜烈度進行了修正,采用修正譜烈度所確定的臺站儀器烈度,與震害烈度完全一致的比例接近70%,約99%的臺站儀器烈度與震害烈度相差在1度以內(nèi),具有較高的可靠性。

本文利用近年來多次破壞性地震及汶川地震強余震中獲得的加速度記錄,統(tǒng)計獲得了我國川滇地區(qū)的譜烈度、修正譜烈度、地面峰值加速度和35個周期點的加速度反應譜衰減關系,而以往我國采用的地面峰值加速度和加速度反應譜衰減關系大多是由參考地區(qū)的地震動衰減關系利用轉換方法得到。

本文經(jīng)推導獲得了強震記錄儀一階誤差項公式,發(fā)現(xiàn)強震加速度記錄的一階誤差與其位移時程成比例,據(jù)此提出一種加速度記錄基線校正方法,并利用校正后加速度記錄經(jīng)積分運算獲得了數(shù)個臺站的強震位移時程。因迭代過程存在發(fā)散問題,本方法尚需改善。

本文基于單個余弦波移動卷積(SCW變換)與Hilbert變換,提出一種時頻分析方法,并對數(shù)條結構強震記錄進行了嘗試性分析。

總之,本文通過統(tǒng)計分析強震記錄,獲得了我國西部地區(qū)儀器烈度確定方法和川滇地區(qū)數(shù)個地震動參數(shù)的衰減特征,并嘗試性地提出了一種加速度基線校正方法和一種強震記錄時頻特征分析方法。

儀器烈度;修正譜烈度;衰減關系;基線校正;時頻分析

P315.9;

A;

10.3969/j.issn.0235-4975.2011.02.008