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场地校正的地表PGA放大系数概率模型研究

场地校正的地表PGA放大系数概率模型研究

作者：唐川中国地震局工程力学研究所

学位级别：硕士

地表峰值加速度(PGA)是抗震设计规范中一个重要指标参数,其在地震预警与地震烈度速报技术中扮演着重要角色,同时也是工程结构抗震设计中地震作用大小的直观表征参数。实际震害调查显示,地震波在传播过程中会受到场地近地表土层介质的影... 详细信息

地表峰值加速度(PGA)是抗震设计规范中一个重要指标参数,其在地震预警与地震烈度速报技术中扮演着重要角色,同时也是工程结构抗震设计中地震作用大小的直观表征参数。实际震害调查显示,地震波在传播过程中会受到场地近地表土层介质的影响,主要表现为对不同频率的地震波成分的放大和滤波作用,所以即使距离震源相近的区域,地表地震动也会存在一定的差异性,直接影响到地震灾害的分布。因此,场地条件校正的PGA估计是工程抗震中确定地震作用必要环节。随着地震风险评估以及多概率水平等概念在工程上的实施,PGA预测应含概率意义,然而目前国内外这方面的研究尚不多见。针对上述问题,本文以具有地表和井下记录的Ki K-net台网数据库为基础,选取典型的40个台站以及台站记录的数万条地震数据,系统研究了PGA放大系数f 概率分布特征,建立了PGA放大系数f 均值、标准差与井下记录PGA以及与场地特征参数之间的相关性,提出f 的概率预测模型和场地条件校正的地表PGA概率预测方法。本文的主要工作和取得的研究成果概括如下:(1)以日本Ki K-net强震数据库为基础,通过合理的数据筛选原则,选取40个强震台站,搜集整理台站记录的地表和井下强震数据。根据国内外抗震设计规范,场地类别划分标准所采用的参数指标,选用工程上容易获取且常用的场地特征表征参数,即V、V、V和覆盖层厚度D,探讨选取台站特征参数的分布规律特征。(2)定义PGA放大系数f ,系统地研究台站f 的概率分布特征,指出f 在给定地震动强度输入情况下基本服从对数正态分布,可以采用对数正态分布函数模拟,研究发现f 概率分布参数(即均值和标准差)与PGA呈对数线性相关,建立了f 概率分布参数与PGA之间的关系式。(3)研究f 概率分布参数与PGA之间关系式的拟合系数与场地特征参数之间的相关性,指出拟合系数与单一的场地特征参数的相关性较小,但与场地特征参数线性组合表现出一定的相关性,建立了拟合系数与场地特征参数组合的关系式,提出拟合系数的确定方法。(4)建立了场地PGA放大系数概率计算模型,提出了地表PGA概率预测方法,给出了多概率水平下地表PGA的预测结果,通过实测数据检验提出的PGA概率预测方法的可行性、可靠性和合理性。通过本文建立的地表PGA概率预测方法,可为地震预警及烈度速报技术中,地表PGA概率预测的场地校正技术提供一种可行的途径。

关键词： PGA放大系数概率模型场地校正 KiK-net 概率水平

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场地条件校正的PGA放大系数简化估计方法

西南交通大学学报 2022年第1期57卷 173-181页

作者：陈龙伟吴晓阳唐川中国地震局工程力学研究所黑龙江哈尔滨150080 中国地震局地震工程与工程振动重点实验室黑龙江哈尔滨150080

地表峰值加速度(peak ground-motion acceleration,PGA)是直观反映地震动强度的一个物理量,概念清晰且工程应用方便.场地条件校正的PGA及其校正方法是特定工程抗震设计需要解决的问题.为此,选取日本具有地表和井下记录KiK-net台网的32... 详细信息

地表峰值加速度(peak ground-motion acceleration,PGA)是直观反映地震动强度的一个物理量,概念清晰且工程应用方便.场地条件校正的PGA及其校正方法是特定工程抗震设计需要解决的问题.为此,选取日本具有地表和井下记录KiK-net台网的32个台站及地震数据,通过对实测地震数据分析,提出了一种场地校正的PGA放大系数(f_(PGA))的简化估计方法.该方法通过数据回归给出f_(PGA)概率密度函数参数与场地特征参数线性组合之间的线性和二次函数形式的拟合公式;并采用f_(PGA)概率预测模型,提出了多超越概率水平地表PGA值的预测方法.数据分析结果显示:场地f_(PGA)具有随机不确定性,可以采用对数正态分布函数模拟,其概率密度函数的参数(均值和标准差)与单一场地特征参数相关性较小,但与场地特征参数的线性组合相关性较大.模型预测值与实测数据吻合较好,验证了简化估计方法的可行性.

关键词：地震数据 PGA放大系数场地校正简化方法 KiK-net

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地震动场地影响校正在烈度速报中的应用研究

华南地震 2020年第3期40卷 17-26页

作者：方嘉治张颖汪逵董奕福建省地震局福州350003

以1918年2月13日南澳海外7.3级地震为例,在对福建地区网格化基础上,利用地震动衰减关系计算出基岩地震动,采用地震动场地影响校正方法得到实际地表的地震动,再通过地震烈度物理关系转换得到福建地区烈度分布图,并与文献记载的该地震的... 详细信息

以1918年2月13日南澳海外7.3级地震为例,在对福建地区网格化基础上,利用地震动衰减关系计算出基岩地震动,采用地震动场地影响校正方法得到实际地表的地震动,再通过地震烈度物理关系转换得到福建地区烈度分布图,并与文献记载的该地震的影响烈度分布图进行对比,验证了地震动场地影响校正在地震烈度速报应用中的重要性。

关键词：地震动场地校正设定地震烈度图

基于GeoKSCloud的地震影响场分析云服务研究——以福建省为例

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地球信息科学学报 2013年第5期15卷 695-704页

作者：巫建伟陈崇成吴小竹林剑峰黄昭张锦福郑师春张颖福州大学福建省空间信息工程研究中心空间数据挖掘与信息共享教育部重点实验室福州350002 福建地震灾害预防中心福州350003

地震发生后处于不同地震烈度区域的地物受灾程度不同。快速准确地获取地震影响或波及范围内地震烈度空间分布,是震后应急救援的重要依据和主要参数。依托云计算技术,以云服务方式构建地震烈度速报系统,提供可扩展、可配置、开放透明的... 详细信息

地震发生后处于不同地震烈度区域的地物受灾程度不同。快速准确地获取地震影响或波及范围内地震烈度空间分布,是震后应急救援的重要依据和主要参数。依托云计算技术,以云服务方式构建地震烈度速报系统,提供可扩展、可配置、开放透明的地震影响场分析应用服务,将是我国烈度速报系统研究开发与应用中的一项新技术和发展趋势。本文依托研究小组自主研发的地理知识云服务系统GeoKSCloud,以福建省为研究区域,在提出适用于福建省地震烈度衰减关系与地震动峰值加速度场地校正方法的基础上,开展了地震影响场分析云服务系统的设计与实现工作,分析了地震影响场分析云服务的运行机制和服务组合工作流;实现了地震烈度衰减关系计算方法、场地放大因子校正方法、网格点场地类别属性获取、网格点沿地震衰减长短轴方向的坐标变换等相关原子服务的云服务封装,以及支撑数据云存储、网络地理信息系统的云服务门户的开发与集成;最后,以1604年发生在泉州近海7.5级大地震为震例,在云服务门户进行了全省范围内所有等间距网格点地震峰值加速度(基岩PGA和地表PGA)的计算、插值,并进行计算结果与实际调查数据的对比分析。结果表明,因充分考虑了具体场地的放大效应,构建的地震影响场分析云服务,不仅较传统单凭地震烈度衰减关系确定地震动峰值加速度方法更加精细化,而且提供的服务与传统的网络服务相比具有可扩展、可配置、开放透明等明显优势,可为我国烈度速报系统研究与应用提供一个共性技术与支撑服务平台,创新地震烈度速报的运营模式。

关键词：地震影响场烈度速报场地校正地理知识云服务系统 GeoKSCloud

四川省vS30数据构建及其应用——以四川汶川8.0级地震为例

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地震工程学报 2024年

作者：张灿郭红梅赵真鲁长江张莹何宗杭四川省地震局

地下30 m平均剪切波速(vS30)作为场地划分的一项重要参数,在国内外建筑和构筑物的抗震设计规范及局部场地影响的校正中得到广泛应用。然而,目前在中国地区广泛使用的美国地质勘探局（USGS）提供的vS30数据适用性仍需进一步考证。文章通... 详细信息

地下30 m平均剪切波速(vS30)作为场地划分的一项重要参数,在国内外建筑和构筑物的抗震设计规范及局部场地影响的校正中得到广泛应用。然而,目前在中国地区广泛使用的美国地质勘探局（USGS）提供的vS30数据适用性仍需进一步考证。文章通过四川省地形坡度与浅层平均波速之间的关系以及vS30与浅层平均剪切波速之间的关系,制作四川省vS30数据,并将其应用于汶川8.0级地震的地震烈度评估中。结果显示:相较于广泛使用的USGS的vS30数据,本研究得到的四川省vS30数据与实际情况更为接近,使用该数据进行场地校正过的汶川8.0级地震烈度快速评估结果在重灾区和极重灾区区县的判定上更为准确。研究结果可以提高日后四川省地震应急产出的准确性,为震后应急指挥决策、应急救援工作提供第一手参考资料。

关键词：地下剪切波速地震动参数地震烈度场地校正

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福建省震动图场地放大因子研究

福建省震动图场地放大因子研究

作者：胡福福州大学

学位级别：硕士

本文根据福建省工程地质条件推测全省范围等效剪切波速的分布情况，对比分析中美两国工程场地类别之间的关系，计算福建省工程场地条件下地震动幅值放大因子，并给出按照《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）中工程场地类别划分的各类... 详细信息

本文根据福建省工程地质条件推测全省范围等效剪切波速的分布情况，对比分析中美两国工程场地类别之间的关系，计算福建省工程场地条件下地震动幅值放大因子，并给出按照《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）中工程场地类别划分的各类场地对应的场地放大因子，同时考虑地形等因素，实现对现有福建省震动图的场地效应校正。本文主要工作如下：1、对福建省地震地质工程勘察院提供的工程勘察资料进行归纳分析，得到由于中国抗震设计规范中工程场地计算深度取值的调整引起等效剪切波速值计算结果发生变化。针对这种情况，本文对不同时期等效剪切波速值进行拟合，计算得到适用于现行规范的工程场地等效剪切波速值。2、对比中美两国工程场地类别划分标准之间存在的差异，拟合两国等效剪切波速之间的关系，分析中美两国工程场地类别之间的对应情况。3、利用现有工程勘察资料，将福建省工程地质条件大致划分为三大类别，借助ArcGIS地统计分析和经验公式推测福建全省等效剪切波速的分布情况;根据福建省历史地震活动规律，选取合理峰值的人工波作为基岩输入地震动，结合确定的参考场地波速值，计算福建省场地效应影响因子。4、局部地形对地震动也有显著影响。本文归纳总结国内外学者在此领域的研究成果，结合福建省地形、地质状况，给出考虑场地、地形和地质情况等因素的综合场地效应校正公式，绘制全省场地放大因子分布图。5、选用2007年8月29日永春地震、2008年3月6日古田地震和2007年3月13日顺昌地震等实际震例，利用金星、欧益萍等（2007）统计得到的福建地区中小地震动衰减规律，分别绘制地震动峰值加速度（PGA）、地震动峰值速度（PGV）在基岩场地条件下的震动图以及经过场地校正后的震动图，并将两者进行了对比。

关键词：震动图场地分类 GIS地统计分析场地校正放大系数

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ShakeMap系统的研究及应用

ShakeMap系统的研究及应用

作者：王士成中国地震局工程力学研究所

学位级别：硕士

长期以来,我国大陆地区的地震监测台网建设进度缓慢,震后救援工作很大程度上依赖于现场调查结果。传统意义上的烈度调查需要大量的时间,加上存在的主观因素等无法满足震后应急救援策略的制定。如何有效地减轻破坏性地震所造成的人员伤... 详细信息

长期以来,我国大陆地区的地震监测台网建设进度缓慢,震后救援工作很大程度上依赖于现场调查结果。传统意义上的烈度调查需要大量的时间,加上存在的主观因素等无法满足震后应急救援策略的制定。如何有效地减轻破坏性地震所造成的人员伤亡和经济损失,是我国迫切需要解决的问题。美国ShakeMap烈度速报系统可以为该问题的解决提供一定的借鉴和思路。本文作者对ShakeMap系统的插值计算、场地校正和仪器烈度计算等关键技术进行深入的分析与研究,并在此基础上结合国内现有实际情况,对地震动衰减、仪器烈度标准等进行改造,使产品能更真实的反映出地震动的情况和烈度分布情况。此外本文还对ShakeMap系统的产品内容进行了必要的“汉化“工作,使产品以“中文”显示,有利于地震信息的发布。最后,本文将改造后的ShakeMap系统成功应用于福建地区。本文所做主要工作如下:1、阐述了ShakeMap系统的基本概况。作者介绍了ShakeMap系统背景、用途、产出产品和发布方式等内容,在此基础归纳总结了系统的基本处理流程。2、介绍了ShakeMap系统的编译与架设方法。ShakeMap系统开发测试的平台与国内现有系统平台不同,不能直接实现系统的编译和运行。本文作者通过修改ShakeMap系统部分源码和第三方软件等手段,解决了在编译过程中所遇到的问题,成功将ShakeMap系统运行国内现有系统平台上。3、ShakeMap系统的插值计算方法的研究。国内地震监测台网分布较为稀疏,因此在实际的烈度计算中可以借鉴美国ShakeMap系统的插值计算方法,通过插值在台站稀疏的地区建立一系列的“虚拟台站“,丰富台站的数量,使得产出的仪器烈度分布图更能反映出真实的地震动情况。这种方法在美国地区的实际应用中已被证实是可行的,这为国家科技支撑项目中的烈度速报系统研究提供一定的参考依据。4、ShakeMap系统场地校正方法的研究。目前,国内现有钻孔资料较少,开展此项工作的地区更少,因而大多数地区均以基岩上的地震动情况进行震动图的绘制,这并不能完全反映出地表真实的地震动情况。鉴于现有人力财力有限,短期内无法改善这种情况,本文对ShakeMap系统中利用地形坡度计算场地放大因子的方法进行了研究,并利用此方法制作了中国大陆地区和福建地区的地表以下30米的平均剪切波速(Vs30)分布图,并用于初步的场地校正。从实际的应用情况来看,利用地形坡度进行场地校正的效果非常明显,方法是可行的,这可以为国内烈度速报系统研究中的场地校正提供了一种思路。5、仪器烈度的研究。地震烈度是衡量地震影响程度大小的重要参数。传统的地震烈度评定由于建立在现场人工调查结果之上,对影响范围很大的强烈地震来说,往往需要数天甚至数十天才能完成,这远不能满足政府地震应急决策的需要。仪器烈度主要基于仪器记录来快速测定仪器烈度。ShakeMap系统能在震后很短时间内(几分钟内)自动快速的计算仪器烈度,并给出仪器烈度分布图等产品,能够为震后应急救援策略的制定提供一定的科学参考依据。因此本文作者对ShakeMap仪器烈度计算方法进行了分析与研究,给出了其详细的仪器烈度计算方法和流程图,并结合金星等人的研究结果,将研究中推荐的仪器烈度标准应用于ShakeMap系统中。6、ShakeMap系统在福建地区的应用。ShakeMap系统的相关标准等以美国标准为基础,不一定适合国内的实际情况。本文作者利用国内前人对地震动衰减的研究结果以及(金星等,2008)在《地震仪器烈度标准研究》报告中推荐的仪器烈度计算方法及标准,对ShakeMap系统进行改造,并将其成功应用于福建地区,使得产出产品能符合我国的标准,反映出更为真实的地震动情况。对福建地区历史地震的处理结果表明,这种改造是可行的。此外,作者对ShakeMap系统部分产品内容进行“汉化”处理,使产品实现“中文”显现,便于人们理解,有利于体现系统价值。最后,作者对全文的工作进行了总结,并对存在的问题以及下一步的工作进行了讨论。

关键词： ShakeMap系统插值地震动衰减场地校正仪器烈度