屈中周 劉鵬

山東經(jīng)緯測試技術(shù)開發(fā)公司 山東濟(jì)南 250000

研究斜坡地震動是深入了解地震動，并對斜坡在地震影響下受到破壞變形進(jìn)行預(yù)警的重要途徑。隨著技術(shù)的發(fā)展，利用測試環(huán)境噪聲來表征斜坡地震動響應(yīng)逐漸被廣泛應(yīng)用。環(huán)境造成具有采集成本低且獲取比較容易的特點(diǎn)，受場地條件的影響相對較小，能夠滿足廣泛采集的要求，同時還可以在較高的受控條件下完成對指定區(qū)域的周期性噪聲的記錄采集，并且可以利用HVSR 等方法對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，為斜坡地震動響應(yīng)表征研究奠定良好的基礎(chǔ)。

1 某斜坡地區(qū)概況

某斜坡位于我國西南地區(qū)地震多發(fā)區(qū)域，且在地震發(fā)生中發(fā)生過次生滑坡災(zāi)害，嚴(yán)重威脅了該地區(qū)的人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全，因此需要通過環(huán)境噪聲測試來加強(qiáng)對該斜坡區(qū)域的地震動響應(yīng)。在本次環(huán)境噪聲測試工作中，分別在冬春兩季分別進(jìn)行環(huán)境噪聲信息的采集，以便對環(huán)境噪聲數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，從而更加準(zhǔn)確的掌握斜坡地震動響應(yīng)表征。

2 環(huán)境噪聲測試點(diǎn)以及測試設(shè)備的選擇

在該斜坡場地環(huán)境噪聲的測試中，為了對全面獲取場地的環(huán)境噪聲數(shù)據(jù)，選擇了斜坡地震動數(shù)據(jù)檢測采集儀、微震動傳感器以及GPS 接收設(shè)備。其中數(shù)據(jù)采集儀的測量精度達(dá)到了0.005mV，而其采樣頻率則在1Hz 到2000Hz 之間，同時由于該數(shù)據(jù)采集儀的各通道均配置有24 位獨(dú)立低噪聲ADC，因此其動態(tài)范圍達(dá)到了120dB 左右[1]。在采集環(huán)境噪聲數(shù)據(jù)時為了能夠更好的獲取場地垂直以及其在南北和東西水平方向上的數(shù)據(jù)信息，采用了三通道的采集方式。在布設(shè)環(huán)境噪聲測試點(diǎn)時，在坡角處的基巖平臺設(shè)置了參考站，并將測試設(shè)備分別設(shè)置在監(jiān)測臺站以及參考站，以便對參考點(diǎn)的環(huán)境噪聲數(shù)據(jù)進(jìn)行持續(xù)采集，同時，還通過斜坡各臺站分別監(jiān)測30min 到35min 范圍內(nèi)的環(huán)境噪聲信息。此外，還在強(qiáng)震基站外較為平緩的地面設(shè)置了微震測試儀，以減少對無關(guān)變量對測試數(shù)據(jù)的影響。

3 環(huán)境噪聲測試數(shù)據(jù)的分析處理

3.1 環(huán)境噪聲測試數(shù)據(jù)的主要分析方法

在對環(huán)境噪聲測試數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析時，應(yīng)以參考點(diǎn)所獲取的場區(qū)持續(xù)環(huán)境噪聲數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對相同時間段內(nèi)斜坡對應(yīng)檢測點(diǎn)的環(huán)境噪聲數(shù)據(jù)加以截取，并根據(jù)地震記錄數(shù)據(jù)特點(diǎn)，分別采用Seismo Signal以及geopsy等軟件來進(jìn)行曲線轉(zhuǎn)化以及平滑處理，之后再通過HVSR 以及SSR 法來完成數(shù)據(jù)的分析，而在本次場地效應(yīng)的分析中則主要采用的是SVSR 法。

（1）通過HVSR 法分析斜坡地震動響應(yīng)表征。通過對該斜坡場地在冬春兩季的兩次環(huán)境噪聲測試獲取了其參考場地以及各臺站場地的環(huán)境噪聲數(shù)據(jù)以及譜比放大曲線圖。在HVSR 曲線圖中，其參考場地在兩次測試中的HVSR 曲線均呈現(xiàn)較為平緩的特點(diǎn)，且峰值放大頻率基本在1.5Hz 到3.5Hz 之間，而放大系數(shù)則在1左右，無明顯放大效應(yīng)，說明其是合適的參考場地[2]。同時通過對各監(jiān)測點(diǎn)在2 次環(huán)境噪聲測試中的HVSR 曲線的分析發(fā)現(xiàn)，環(huán)境噪聲在不同時段和季節(jié)存在一定的差異，且其場地動力響應(yīng)則會隨著高程的增加以及地形變化等出現(xiàn)相應(yīng)的增強(qiáng)。

（2）通過SSR 法分析斜坡地震動響應(yīng)表征。而在通過SSR法對該場地環(huán)境噪聲的2 次測試數(shù)據(jù)的分析則發(fā)現(xiàn)，該斜坡的地震動效應(yīng)會受到場地地質(zhì)特征和坡頂?shù)匦蔚纫蛩氐挠绊懀移溆绊懗潭瘸收壤P(guān)系。同時各監(jiān)測場地的HVSR 曲線與其SSR 曲線具有相似的放大特征。

3.2 不同數(shù)據(jù)處理方法的對比分析

通過結(jié)合該場地的地震監(jiān)測數(shù)據(jù)，對該斜坡場地的HVSR 法以及SSR 法分析結(jié)果進(jìn)行對比發(fā)現(xiàn)，其0 號臺站場地的峰值頻率達(dá)到了7Hz 左右，存在較為明顯的覆蓋層放大效益，而與HVSR相比，其SSR 譜比曲線的放大系數(shù)更大。而采取HVSR 法對其他基巖場地的分析發(fā)現(xiàn)，其中1 號臺站場地的在2Hz 到4Hz 頻率范圍內(nèi)有放大效應(yīng)發(fā)生，但在采用SSR 法進(jìn)行分析時，為發(fā)現(xiàn)其余場地在2Hz 到4Hz 頻段范圍內(nèi)存在明顯的放大效應(yīng)。對兩種分析方法進(jìn)行綜合性比較后發(fā)現(xiàn)，HVSR 法能夠?qū)υ撔逼聢龅氐牡卣饎禹憫?yīng)表征進(jìn)行更為準(zhǔn)確合理的分析。

因此通過對該斜坡場地環(huán)境噪聲的2 次測試數(shù)據(jù)的HVSR 分析發(fā)現(xiàn)，其譜比曲線基本一致，說明在測區(qū)環(huán)境條件未發(fā)生明顯變化的條件下，季節(jié)性的溫濕度變化對所采集的環(huán)境噪聲數(shù)據(jù)并未產(chǎn)生明顯的影響，環(huán)境噪聲數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性比較好，能夠滿足對地震動響應(yīng)表征的要求。同時結(jié)合該地區(qū)的強(qiáng)震譜比曲線可以發(fā)現(xiàn)，該斜坡場地在低頻段的峰值頻率在2.5Hz 到4.5Hz 之間，其環(huán)境噪聲數(shù)據(jù)和強(qiáng)震數(shù)據(jù)存在較好的擬合性，進(jìn)一步說明采用HVSR 法能夠更好的基于環(huán)境噪聲測試表征斜坡地震動響應(yīng)[3]。與強(qiáng)震監(jiān)測相比，環(huán)境噪聲信息由于獲取比較容易且其隨時發(fā)生，因此通過環(huán)境噪聲測試來研究表征斜坡地震動響應(yīng)將成為災(zāi)害預(yù)警技術(shù)發(fā)展的主要方向之一。

4 結(jié)語

環(huán)境噪聲測試是表征斜坡地震動響應(yīng)的有效途徑之一。在測試實(shí)踐中要注意外界環(huán)境因素對環(huán)境噪聲的坡長性質(zhì)和噪聲源位置等參數(shù)的影響，測試人員應(yīng)合理選擇環(huán)境噪聲的測試點(diǎn)以及測試儀器設(shè)備，并要在人類活動、地下水環(huán)境以及季節(jié)條件發(fā)生改變時對同一待測區(qū)域的環(huán)境噪聲反復(fù)進(jìn)行測試，以確保測試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和客觀性。同時在數(shù)據(jù)分析時也應(yīng)合理選擇分析方法，提高對斜坡場地震動響應(yīng)的擬合度，從而準(zhǔn)確預(yù)測滑坡災(zāi)害。