肖 亮

（中國地震局地球物理研究所，北京100081）

水平向基巖強(qiáng)地面運(yùn)動(dòng)參數(shù)衰減關(guān)系研究

肖 亮

（中國地震局地球物理研究所，北京100081）

本文建立了我國新的水平向基巖分區(qū)地震動(dòng)參數(shù)衰減關(guān)系（加速度、速度峰值，反應(yīng)譜平臺(tái)高度值，5%阻尼比加速度反應(yīng)譜，時(shí)程強(qiáng)度包絡(luò)函數(shù)），適用震級(jí)范圍為MS5.0～8.0，距離0～200 km，周期T＝0.04～6 s。

強(qiáng)震資料方面，主要使用了美國NGA強(qiáng)震數(shù)據(jù)庫提供的美國西部地區(qū)水平向基巖場(chǎng)地的數(shù)字化強(qiáng)震記錄及相關(guān)參數(shù)，在國內(nèi)使用了包含汶川地震資料在內(nèi)的部分未丟頭的基巖強(qiáng)震記錄；烈度資料部分，主要使用的是中國各分區(qū)的烈度等震線資料，包含1991年之后新搜集整理的資料與中國地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖（1990）使用的烈度資料。

在參數(shù)選擇上，采用了適合于我國工程應(yīng)用的面波震級(jí)作為震級(jí)參數(shù)，選用震中距與斷層投影距兩套距離參數(shù)，分別建立了相應(yīng)的衰減關(guān)系。在模型選擇上，提出了如下式所示的新的模型：

當(dāng)M＜6.5時(shí)

當(dāng)M≥6.5時(shí)

新模型采用分段線性函數(shù)與近場(chǎng)飽和因子相結(jié)合的方式對(duì)大震近場(chǎng)飽和效應(yīng)進(jìn)行反映。同時(shí)，在回歸時(shí)對(duì)截尾效應(yīng)的系統(tǒng)性影響進(jìn)行了修正。

將美國西部地區(qū)作為參考地區(qū)，選用NGA數(shù)據(jù)庫中美國西部地區(qū)（地震活躍地區(qū)淺層地震）的數(shù)據(jù)，共計(jì)304條水平向記錄，應(yīng)用新的分步回歸法建立了美國西部水平向基巖地震動(dòng)參數(shù)衰減關(guān)系（加速度、速度峰值，反應(yīng)譜平臺(tái)高度值，5%阻尼比加速度反應(yīng)譜，時(shí)程強(qiáng)度包絡(luò)函數(shù)）。使用中線映射原則的轉(zhuǎn)換方法對(duì)其進(jìn)行修正，將我國部分基巖強(qiáng)震資料作為補(bǔ)充一同回歸，建立了我國分區(qū)地震動(dòng)參數(shù)衰減關(guān)系。

在本文工作中，得到了以下主要成果與認(rèn)識(shí)：

（1）提出一種新的分步回歸法應(yīng)用于衰減關(guān)系回歸，對(duì)震級(jí)-距離耦合效應(yīng)進(jìn)行解耦，降低回歸參數(shù)不確定性；進(jìn)行距離衰減項(xiàng)系數(shù)回歸時(shí)，采用統(tǒng)計(jì)平均的方法，降低數(shù)據(jù)分布離散性、不均一性對(duì)整體結(jié)果的影響；使用截止距離對(duì)截尾效應(yīng)引發(fā)的距離衰減率與近場(chǎng)地震動(dòng)外推結(jié)果的系統(tǒng)性影響進(jìn)行了修正。

（2）基于美國NGA強(qiáng)震數(shù)據(jù)庫的資料，回歸建立了美國西部水平向基巖地震動(dòng)參數(shù)（加速度、速度峰值，反應(yīng)譜平臺(tái)高度值，5%阻尼比加速度反應(yīng)譜）衰減關(guān)系。新的衰減關(guān)系包含震中距與斷層投影距兩套距離參數(shù)模型，適用震級(jí)范圍為MS5.0～8.0，距離0～200 km，反應(yīng)譜周期為T＝0.04～6 s。采用目前國內(nèi)普遍使用的強(qiáng)度包絡(luò)函數(shù)模型，通過統(tǒng)計(jì)回歸建立了美國西部水平向基巖場(chǎng)地包絡(luò)函數(shù)衰減關(guān)系。

（3）綜合考慮我國不同地區(qū)的分區(qū)特征，從烈度衰減關(guān)系的角度，對(duì)我國地震動(dòng)衰減關(guān)系的分區(qū)進(jìn)行了劃分，建立了新的分區(qū)地震烈度衰減關(guān)系，提供轉(zhuǎn)換方法使用。

（4）提出一種新的中線映射法則，用于避免近場(chǎng)轉(zhuǎn)換構(gòu)造地震動(dòng)數(shù)據(jù)點(diǎn)的偏離。選擇美國西部作為參考區(qū)，用轉(zhuǎn)換方法一同回歸，得到我國分區(qū)地震動(dòng)參數(shù)衰減關(guān)系（加速度、速度峰值，反應(yīng)譜平臺(tái)高度值，5%阻尼比加速度反應(yīng)譜），適用震級(jí)范圍為MS5.0～8.0，距離為0～200 km，反應(yīng)譜周期為T＝0.04～6 s。使用轉(zhuǎn)換方法時(shí)，還加入了部分國內(nèi)強(qiáng)震數(shù)據(jù)一同回歸，使轉(zhuǎn)換結(jié)果更加合理。

（5）平臺(tái)挑選法得到的平臺(tái)高度值與峰值加速度PGA相近，離散性小，隨震級(jí)、距離變化較為平穩(wěn)。本文提出的新模型，采用分段線性函數(shù)作為震級(jí)項(xiàng)，采用包含隨震級(jí)指數(shù)增長(zhǎng)的近場(chǎng)飽和因子的距離衰減項(xiàng)，可以較好地考慮大震近場(chǎng)震級(jí)、距離飽和效應(yīng)，在高震級(jí)部分無需通過飽和震級(jí)進(jìn)行約束。與傳統(tǒng)的二次項(xiàng)形式模型相比，新模型不易引發(fā)過飽和效應(yīng)。

（6）與以往采用宏觀地質(zhì)描述進(jìn)行場(chǎng)地劃分的方法不同，本文在美國西部地區(qū)采用地表30 m內(nèi)折算剪切波速VS30作為場(chǎng)地劃分標(biāo)準(zhǔn)，物理意義更加明確。

地震動(dòng)；衰減關(guān)系；反應(yīng)譜；時(shí)程強(qiáng)度包絡(luò)函數(shù)

（作者電子信箱，肖亮：xl＿＿jacky＠163.com）

P315.9；

A；

10.3969/j.issn.0235-4975.2012.01.015