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地脉动产生机理和传播特性的研究

浙江大学学报（工学版） 2005年第1期39卷 33-38页

作者：许建聪简文彬尚岳全浙江大学建筑工程学院浙江杭州310027 福州大学岩土工程与工程地质研究所福建福州350002

以福建省沿海地区场地地脉动和地基固有特性为研究对象,采用室内与现场原位测试相结合、快速傅立叶变换方法进行数据采集和处理,并采用数理统计方法对它们的相关性进行分析,间接地定量研究地脉动的产生机理和传播特性,通过震害反分析得... 详细信息

以福建省沿海地区场地地脉动和地基固有特性为研究对象,采用室内与现场原位测试相结合、快速傅立叶变换方法进行数据采集和处理,并采用数理统计方法对它们的相关性进行分析,间接地定量研究地脉动的产生机理和传播特性,通过震害反分析得到进一步验证.研究结果揭示了地脉动是一种以剪切波为主的体波,为地脉动体波成因理论提供了有力的支持;剪切波在覆盖层中的等效剪切波速是影响地脉动卓越周期的主要因素,覆盖层厚度、软土层厚度及刚度是影响地脉动卓越周期的重要因素;剪切波在覆盖层中的传播时间与地脉动卓越周期密切相关,能够较好地反映地脉动卓越周期的变化.

关键词：土动力学地脉动传播特性定量分析反分析

地脉动法在黄土地区S波速度构造探测中的应用

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上海交通大学学报 2011年第5期45卷 696-700,705页

作者：吴志坚曾立峰王兰民于凯陈拓中国地震局兰州地震研究所黄土地震工程开放实验室兰州730000 中国地震局地震预测研究所兰州创新基地兰州730000 上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200030

在我国西部典型黄土地区分别进行连续和高密度(25 m×25 m)的地脉动观测,并分析所采集的信号,探讨了地脉动信号的时间稳定性及空间分布规律,利用地脉动水平和垂直方向(H/V)频谱反演地下黄土层的剪切波速度剖面,并与已有的钻孔波速资料... 详细信息

在我国西部典型黄土地区分别进行连续和高密度(25 m×25 m)的地脉动观测,并分析所采集的信号,探讨了地脉动信号的时间稳定性及空间分布规律,利用地脉动水平和垂直方向(H/V)频谱反演地下黄土层的剪切波速度剖面,并与已有的钻孔波速资料进行对比.结果表明:内陆地区的地脉动信号具有良好的时间稳定性;在黄土覆盖场地,利用地脉动测试以获取地下剪切波速度构造的方法具有较好的适应性.

关键词：地脉动黄土剪切波速度剖面水平和垂直方向(H/V)频谱分析

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地脉动台阵方法的有效性分析

岩石力学与工程学报 2006年第8期25卷 1683-1690页

作者：师黎静陶夏新赵纪生中国地震局工程力学研究所黑龙江哈尔滨150080 哈尔滨工业大学黑龙江哈尔滨150090

通过在一工程场地进行的地脉动台阵观测和速度结构反演,从地脉动观测系统、面波频散曲线的提取和反演方法等关键环节探讨反演浅层速度结构的可能性。研究结果表明:(1)用空间自相关法提取瑞利波频散曲线,进而借助基于遗传算法的混合智能... 详细信息

通过在一工程场地进行的地脉动台阵观测和速度结构反演,从地脉动观测系统、面波频散曲线的提取和反演方法等关键环节探讨反演浅层速度结构的可能性。研究结果表明:(1)用空间自相关法提取瑞利波频散曲线,进而借助基于遗传算法的混合智能算法反演的场地浅部剪切波速度结构与钻孔法测试结果的平均相对误差在20%左右。(2)覆盖层平均波速的结果计算与频率–波数法的分析结果几乎完全相同,但频率–波数法对上部20m土层只得到一平均波速。(3)方法精度与目前国际同类研究——表面波谱分析方法的精度基本相当。在岩土工程和地震工程领域,波速结构测试最直接的目的是评价场地土层的动力性能。进一步从对地震地表反应影响的角度,用一维土层的等效线性化方法分析地脉动台阵方法的有效性。分析结果表明,使用地脉动反演波速结构模型的误差远小于仅用覆盖层平均等效波速的单层模型对地表反应谱影响。仅用一平均等效波速进行抗震设计是不够的,探测浅层速度结构是非常必要的,地脉动台阵方法有潜力作为探测场地浅部剪切波速度结构的一种有效手段。

关键词：地震工程剪切波速结构浅部地脉动台阵观测场地反应

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地脉动作用下的岩土动力响应研究

振动工程学报 2004年第2期17卷 147-152页

作者：许建聪孙红月浙江大学建筑工程学院杭州310027

以福建沿海地区 (以福州市区为主 )场地土的动力特性和地脉动频谱结构为研究对象 ,对该地区进行了场地地脉动的测试 ,利用快速傅立叶变换 (FFT)方法对观测到的地脉动信号进行频谱分析。根据实际观测资料研究了地脉动频谱结构特征及场地... 详细信息

以福建沿海地区 (以福州市区为主 )场地土的动力特性和地脉动频谱结构为研究对象 ,对该地区进行了场地地脉动的测试 ,利用快速傅立叶变换 (FFT)方法对观测到的地脉动信号进行频谱分析。根据实际观测资料研究了地脉动频谱结构特征及场地土对地脉动的频率响应特性。结果表明 ,地脉动的频谱特性与场地覆盖层厚度和地基土刚度的变化密切相关 ;场地土剪切波在覆盖层范围内的传播时间和覆盖层厚度是影响地脉动卓越周期的重要原因 ,其中软土层对地脉动的卓越周期有一定的放大作用 ;可以通过研究场地地脉动的特性来深入了解研究区岩土的动力特性 ;建立场地土覆盖层厚度、场地土剪切波在覆盖层范围内的传播时间与地脉动卓越周期之间的相关关系。

关键词：地脉动岩土动力响应频谱结构地层结构快速傅立叶变换方法

太平洋区域飓风运动期间地脉动特征及源区定位分析

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太平洋区域飓风运动期间地脉动特征及源区定位分析

作者：王嗣尹云南大学

学位级别：硕士

太平洋区域飓风活动强烈,每年飓风都造成数千人员伤亡,为了对飓风路径、位置,等级等进行预测,采用海浪场模拟和地震学相结合的方法对飓风运动期间地脉动特征进行研究。本文从IRIS网站下载了欧洲、北美、南美、非洲和澳洲区域34个陆地台... 详细信息

太平洋区域飓风活动强烈,每年飓风都造成数千人员伤亡,为了对飓风路径、位置,等级等进行预测,采用海浪场模拟和地震学相结合的方法对飓风运动期间地脉动特征进行研究。本文从IRIS网站下载了欧洲、北美、南美、非洲和澳洲区域34个陆地台和西北、中部太平洋区域13个海底地震仪(Ocean Bottom Seismometer,OBS)台站以及南太平洋区域8个水听器(Hydrophone)台站的数据,采用FK分析和偏振分析并结合海浪数值模拟的方法对2010年2月、3月和2006年8月、9月太平洋区域飓风运动期间地脉动进行分析,得出了Hydrophone台站、OBS台站和陆地台站所记录的地脉动信号差异以及飓风所激发地脉动源区的估计结果。陆地台站、Hydrophone台站以及OBS台站记录到的第一地脉动(周期位于10-20s之间地震信号)和第二地脉动(周期位于2-10s之间地震信号)表现出较大差异。就第一地脉动而言,Hydrophone台站主要受到海水振荡的影响,而OBS台站则主要受到洋底湍流的影响,而陆地台站则较为稳定,从而导致Hydrophone与OBS台站对第一地脉动信号的记录效果明显不如陆地台站,陆地台站间也存在差异,海岛台站水平分量对第一地脉动的记录效果明显不如内陆台站。在第二地脉动频率区间内,OBS和Hydrophone台站记录的加速度功率谱出现多个峰值,而陆地台站结果则较为平滑,可能OBS和hydrophone台站离第二地脉动信号源较近,所以能记录到不同波长的海浪压力变化在洋底地壳中转化的地震波能量。整体能量高低上hydrophone台站高与OBS台站,而OBS台站又高于陆地台站。陆地台站记录到的信号多表现为瑞利波运动特征以及水平或垂直平面的线性运动特征。而OBS和Hydrophone台站仅个别台站的高频信号在水平和垂直平面显示线性运动特征。采用F-K分析和偏振分析对2010年2月9日-19日期间最大中心风速100km/h的RENE飓风和2010年3月10日-17日期间最大中心风速115km/h的TOMAS飓风期间南太平洋区域编号为YL台网的8个台站和AU台网的4个台站数据进行处理,并结合飓风路径、风速,涌浪、周期等信息,研究了地脉动和气旋、海浪间的关联以及不同研究方法间的差异。分析结果显示,当气旋级别较低(风速较弱)时,气旋无法拖动海水运动,从而无法产生和气旋相关的地脉动信号。而当气旋级别达到台风级别后,由于风速高,高浪高的涌浪区域伴随气旋运动并产生地震仪可以观测到的地脉动信号。基于多台法的F-K分析方法相较于单台法的偏振分析而言对信号的方向参数估算更为准确,其原因主要是偏振分析对数据的信噪比要求较高。而陆地台采用偏振分析得出的方向结果优于hydrophone与OBS台站,其原因可能是hydrophone与OBS台站位于海洋中,易受海洋湍流的影响,而陆地台站则较为稳定,接收到的噪声能量较弱。通过对飓风期间地脉动特征进行分析发现飓风运动会引起强烈涌浪变化,同时导致地脉动能量的增加,对飓风所激发的地脉动能量进行方位角估计将有助于我们对海浪浪高、运动方向等进行预测,以减少飓风激发的海浪所造成的人员伤亡和经济损失。

关键词：太平洋飓风偏振分析 F-K分析地脉动

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台风激发的第二类地脉动特征及激发模式分析

地球物理学报 2017年第1期60卷 187-197页

作者：郑露露林建民倪四道祝捍皓郑红浙江海洋大学海洋科学与技术学院浙江舟山316022 中国科学院测量与地球物理研究所大地测量与地球动力学国家重点实验室武汉430077

0.003~1 Hz频段的地脉动主要来源于海浪运动与固体地球的耦合作用,台风引起的强烈海浪运动往往可使地脉动能量显著增强.由于涉及大气-海洋-固体地球三个圈层之间的复杂动量传递与耦合过程,迄今为止,关于台风激发地脉动的具体源区位置及... 详细信息

0.003~1 Hz频段的地脉动主要来源于海浪运动与固体地球的耦合作用,台风引起的强烈海浪运动往往可使地脉动能量显著增强.由于涉及大气-海洋-固体地球三个圈层之间的复杂动量传递与耦合过程,迄今为止,关于台风激发地脉动的具体源区位置及激发机制尚存在争议.本文选取日本、中国东南沿海及台湾地区的地震台站波形连续记录,研究了2008年台风"森拉克"和"黑格比"激发地脉动的时频特征,开展相应数值模拟,并与观测数据进行了对比分析研究.结果表明台风激发第二类地脉动存在两种主要模式:(1)近岸源区激发,即台风引起波浪入射至海岸反射并与后续来波相互作用形成驻波作用于海底而激发;(2)台风中心附近源区激发,即台风中心移动过程中不同时期激发的同频率波浪相向传播、相互作用产生驻波作用于海底而激发,源区位置主要集中于台风中心左后方.此外,结合波浪再分析数据、台风风场特征,我们进一步对第二类地脉动激发过程中的影响因素进行了分析,发现:第一种模式激发的地脉动与近岸源区波浪场强度、观测点至源区距离及台风中心至海岸线距离等因素相关;而第二种模式激发的地脉动则主要受台风中心附近波浪场的频率成分与传播方向影响.

关键词：台风海浪地脉动时频特性数值模拟激发模式

台风“海鸥”激发地脉动源区的联合台阵定位研究

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地球物理学报 2021年第12期64卷 4341-4354页

作者：林建民方孙珂倪四道浙江省海洋观测-成像试验区重点实验室浙江大学浙江舟山316021 浙江大学海洋学院浙江舟山316021 大地测量与地球动力学国家重点实验室中科院精密测量科学与技术创新研究院武汉430071

利用台风所激发的P波地脉动信号,地震学家近年来开始尝试通过地震学方法定位、监测台风.由于单台阵定位精度的局限性(主要取决于台站数目、孔径和结构等),本文提出了将台阵至源区的距离作为归一化权重因子、结合反卷积技术的双台阵联合... 详细信息

利用台风所激发的P波地脉动信号,地震学家近年来开始尝试通过地震学方法定位、监测台风.由于单台阵定位精度的局限性(主要取决于台站数目、孔径和结构等),本文提出了将台阵至源区的距离作为归一化权重因子、结合反卷积技术的双台阵联合定位方法,并利用中国喜马拉雅二期台阵(ChinArray II)和日本高灵敏度地震台网(Hi\|net)的连续波形数据,对2014年西北太平洋强台风“海鸥”所激发的P波地脉动源区进行了定位测试.联合定位结果与理论模拟源区具有较好一致性:台风“海鸥”位于菲律宾海时,其激发海浪与台风“风神”遗留涌浪相互作用而激发的P波地脉动源区偏离“海鸥”移动轨迹;而当“海鸥”进入南海后,其激发的P波源区则紧随台风中心.与单台阵定位结果的对比分析表明,本文所提出的方法能够有效降低以下方面影响:(1)单台阵响应函数强旁瓣导致定位结果出现“伪影”、不聚焦;(2)台阵至源区距离小于~26°时,P波沿复杂浅地层传播时实际走时与基于理想地球模型的理论预测走时存在较大偏差导致近场定位误差增大;以及(3)上地幔三重震相的干扰等.因此,该方法有效提升了定位结果的聚焦性与稳定性,实现对“海鸥”激发P波地脉动源区的全程、稳定定位追踪,为发展基于地震学的台风监测新方法提供支持.

关键词：台风地脉动地震台阵定位

层状场地脉动卓越频率对应的理论计算深度研究

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振动工程学报 2015年第3期28卷 366-373页

作者：邓亚虹徐平李喜安范文长安大学西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室陕西西安710054 长安大学国土资源部岩土工程开放研究实验室陕西西安710054 郑州大学交通运输工程系河南郑州450001

地脉动观测是一种简便有效的场地土层动力特性测试方法。依据场地脉动能量中瑞利波为主的特性,基于层状场地瑞利波弥散特征曲线,研究了不同场地条件下脉动卓越频率对应的瑞利波波长与场地自振频率理论计算深度之间的关系。计算结果表明... 详细信息

地脉动观测是一种简便有效的场地土层动力特性测试方法。依据场地脉动能量中瑞利波为主的特性,基于层状场地瑞利波弥散特征曲线,研究了不同场地条件下脉动卓越频率对应的瑞利波波长与场地自振频率理论计算深度之间的关系。计算结果表明:场地一定深度范围内土层剪切波速差异特性是其主要影响因素。如果土层波速差别较小或者某一波速占主导地位,则理论计算深度与瑞利波波长比值约为1/(4a)(a为瑞利波波速与剪切波速之比),与均匀场地结果接近;反之,土层波速差异越大,两者比值与1/(4a)偏离越远,且1/(4a)为比值上限。

关键词：层状场地地脉动卓越频率自振频率理论计算深度

基于地脉动单点谱比的场地特征参数测定方法适用性研究

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振动与冲击 2020年第11期39卷 138-145页

作者：师黎静陈盛扬中国地震局工程力学研究所地震工程与工程振动重点实验室哈尔滨150080 同济大学建筑工程系上海200092

通过克拉玛依、浙江46个场地的地脉动单点三分向记录和两次地震的强震记录,对比了戈壁荒漠地区地脉动与地震动的H/V谱比,分析了地脉动H/V谱比卓越频率与覆盖层厚度、不同深度等效剪切波速以及特征周期之间的相关性,研究了基于地脉动单... 详细信息

通过克拉玛依、浙江46个场地的地脉动单点三分向记录和两次地震的强震记录,对比了戈壁荒漠地区地脉动与地震动的H/V谱比,分析了地脉动H/V谱比卓越频率与覆盖层厚度、不同深度等效剪切波速以及特征周期之间的相关性,研究了基于地脉动单点谱比的场地特征参数测定方法在戈壁荒漠等覆盖层较薄以及东部沿海等覆盖层较厚地区的适用性,对该方法的高频、低频部分进行修正,扩展了适用频带范围。结果表明,在戈壁砂砾地区,地震动与地脉动H/V谱比的卓越频率具有很高的一致性;基于地脉动单点谱比的场地特征参数测定方法在计算场地覆盖层厚度、覆盖层等效周期时,对于东部沿海等深厚覆盖层场地会低估,对于戈壁荒漠等浅覆盖层场地会高估;对该方法修正后,适用频带范围扩展到了0.58~12.5 Hz,计算的场地覆盖层厚度、覆盖层等效周期与实测值的平均相对误差提高到了22%和27%;在0.58~12.5 Hz频带,场地V s20、V s30、T s20、T s30、T s与地脉动卓越频率也体现出了明显的相关性,V s30,T s30与地脉动卓越频率的相关性要大于V s20,T s20。

关键词：地脉动卓越频率覆盖层厚度等效剪切波速特征周期