基于KIK-NET数据库的土层特性识别及地下地震动幅值特性研究

作     者：张亚沛 

作者单位：哈尔滨工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：谢礼立

授予年度：2019年

学科分类：08[工学] 080104[工学-工程力学] 0815[工学-水利工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

主      题：KiK-net 地下数据库 土层特性识别 地下地震动幅值 

摘      要：目前,我国并没有明确关于地下工程输入地震动的选取方法,普遍还是使用地表地震动数据,但地下地震动特性与地表地震动特性差异较大。限于地下地震动的数据远远少于地表地震动,目前对地下地震动特性的研究远远落后于地表地震动,进而导致对地震动随深度增加的变化规律的认识不够全面,也不了解土层特性随不同强度地震发生的变化规律,这会直接影响到地下结构抗震分析结果的精确性。本文首先从日本KiK-net数据库挑选了大量的实际地表-地下记录,然后使用地震干涉法识别不同场地类别的土层剪切波速,得到其随不同强度地震发生的变化规律,最后分析了不同因素对加速度幅值沿深度变化规律的影响。主要研究内容有:(1)根据工程实际的需求,确定了所建立地下地震动数据库的地震记录选取原则,下载了639个台站检测到的4259次地震的43501组地震记录,共计261006条分量记录。之后对所有记录进行地震动处理,并针对地震信息、台站所处场地类别、地震动幅值等参数对数据库信息进行了统计分析。(2)基于地震干涉法和实际的地下、地表地震动,识别台站所处场地的剪切波速,分析场地等效剪切波速随不同强度地震的发生、地震动参数、场地类别和场地深度的变化情况,揭示了场地特性受地震影响的变化规律。发现场地剪切波速在大震时会明显降低,震后又逐渐恢复,但其恢复速度与场地自身特性有关,坚硬场地的恢复速度较快。同时,场地剪切波速会随地震强度的增大呈减小趋势,但是当波速减小至某一值后,会出现类似的“饱和现象,波速不会继续降低,其中剪切波速随地表PGA的变化趋势最明显。(3)研究加速度幅值参数沿深度的变化规律,并分析了震源深度、震级、震中距、场地特性和地表PGA大小对其的影响,发现震级和震源深度对加速度幅值沿深度变化规律的影响较大。整体来看,两分量方向的加速度幅值沿深度的变化规律相似,但各深度处竖直向加速度幅值比和放大速度均大于水平向。最后选取震级项和距离项两个参数,并使用最小二乘法进行试算拟合修正,提出了地下加速度幅值预测模型。