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地震烈度仪对卷积神经网络模型地震预警震级估计的影响

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哈尔滨工业大学学报 2024年第6期56卷 81-90页

作者：朱景宝宋晋东李山有地震工程与工程振动重点实验室(中国地震局工程力学研究所) 哈尔滨150080 地震灾害防治应急管理部重点实验室哈尔滨150080

为探索地震烈度仪对卷积神经网络模型地震预警震级估计的影响,以2022年中国发生的5次破坏性地震(M_S≥5.8)为例,将地震数据应用到卷积神经网络震级估计模型中,分析引入烈度仪地震数据后的震级估计。结果表明:在P波到达后3 s,烈度仪和强... 详细信息

为探索地震烈度仪对卷积神经网络模型地震预警震级估计的影响,以2022年中国发生的5次破坏性地震(M_S≥5.8)为例,将地震数据应用到卷积神经网络震级估计模型中,分析引入烈度仪地震数据后的震级估计。结果表明:在P波到达后3 s,烈度仪和强震仪的单台震级估计误差主要分布在±1震级单位范围内;对于震中距100 km以内的数据,在P波到达后10 s内,与强震仪相比,烈度仪震级估计误差均值更接近0;对于信噪比小于20的数据,强震仪震级估计误差均值比烈度仪的震级估计误差均值更接近0,且烈度仪有更大震级估计误差的不确定度。此外,对于这5次地震,与强震仪相比,烈度仪的数量更多、分布更密,引入烈度仪地震数据后,卷积神经网络模型更快地获得鲁棒的震级估计。研究结果为地震烈度仪在卷积神经网络震级估计模型中的适用性提供了依据,也为地震预警系统震级估计提供参考。

关键词：地震预警卷积神经网络震级估计地震烈度仪破坏性地震

考虑填充墙的RC框架结构性能指标限值确定方法

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工程力学 2024年第7期41卷 109-120页

作者：张令心张明远谢贤鑫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黑龙江哈尔滨150080 地震灾害防治应急管理部重点实验室黑龙江哈尔滨150080

填充墙钢筋混凝土(RC)框架结构是我国应用最为广泛的结构形式之一,而我国规范中给出的此类结构性能指标限值并未充分考虑填充墙对整体结构破坏状态的影响。遵循我国规范中对结构破坏状态的定义原则,提出基于构件破坏率的填充墙RC框架结... 详细信息

填充墙钢筋混凝土(RC)框架结构是我国应用最为广泛的结构形式之一,而我国规范中给出的此类结构性能指标限值并未充分考虑填充墙对整体结构破坏状态的影响。遵循我国规范中对结构破坏状态的定义原则,提出基于构件破坏率的填充墙RC框架结构性能指标限值确定方法,为此类结构破坏状态与工程需求参数对应关系的研究提供新的思路。以典型结构为例建立数值分析模型,采用该文方法计算考虑填充墙的RC框架结构性能指标限值,并与不考虑填充墙的“纯框架”限值进行了对比分析。相较于“纯框架指标”,该文指标完好、轻微破坏、中等破坏和严重破坏四个破坏状态的层间位移角上限值均更小,其中,完好状态的上限值为1/832,远小于规范中规定的弹性层间位移角限值1/550,说明判定填充墙RC框架结构的破坏状态时,直接应用规范限值会低估结构的破坏程度。

关键词：填充墙RC框架数值分析结构破坏状态构件破坏率性能指标限值

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基于XGBoost的现地地震烈度阈值实时判别模型

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地球科学 2024年第2期49卷 379-390页

作者：李山有陈欣卢建旗马强谢志南陶冬旺李伟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黑龙江哈尔滨150080 地震灾害防治应急管理部重点实验室黑龙江哈尔滨150080

如何在地震中利用台站接收到的少量P波信息预测该台站处的最终烈度是否会超越6度是地震预警研究中亟待解决的关键问题.提出了一种基于极限梯度提升树(XGBoost)的现地烈度阈值实时判别模型,该模型以由台站接收到P波后3秒内的信息计算的5... 详细信息

如何在地震中利用台站接收到的少量P波信息预测该台站处的最终烈度是否会超越6度是地震预警研究中亟待解决的关键问题.提出了一种基于极限梯度提升树(XGBoost)的现地烈度阈值实时判别模型,该模型以由台站接收到P波后3秒内的信息计算的5种特征作为输入参数,以该台站处的最终仪器地震烈度是否会超越6度作为阈值.选取1996—2022年日本K-NET台网记录的460次地震的4353条加速度记录建立了基于P波前3秒信息的烈度阈值实时判别模型(XGBoost-ITD).结果表明,该模型对低烈度的判别准确率为93%,对高烈度的判别准确率为88%.在相同数据集条件下,相较于支持向量机分类方法及传统方法,XGBoost方法对现地烈度阈值判别具有更高的精度.

关键词：现地预警 XGBoost SHAP 机器学习天然地震

远场长周期地震动作用下超高层建筑结构模态识别

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地震工程学报 2024年

作者：罗渊杨江范涛中国地震局地震研究所武汉地震科学仪器研究院有限公司湖北省重大工程地震监测与预警处置工程技术研究中心

远场地震动长周期成分显著,与高层、超高层建筑基本周期相近,容易产生放大效应,将给高层、超高层建筑结构带来严重震害。以2022年9月17日21时41分至次日17时39分发生在台湾省花莲县M6.5、M5.7、M6.9和M5.4地震为例,利用希尔伯特黄变换... 详细信息

远场地震动长周期成分显著,与高层、超高层建筑基本周期相近,容易产生放大效应,将给高层、超高层建筑结构带来严重震害。以2022年9月17日21时41分至次日17时39分发生在台湾省花莲县M6.5、M5.7、M6.9和M5.4地震为例,利用希尔伯特黄变换的方法初步分析距震中1 000 km余的武汉某超高层建筑结构台阵对这4次地震的结构动力响应观测数据,在对不同时间尺度的本征模态函数分量进行地震动长周期特性分析的基础上重构各结构层地震动,通过功率谱法得到结构层相对地面层的频率响应函数,并利用复模态指数函数法获得结构第一阶模态频率和振型。对4次地震结构模态频率和振型初步分析表明:在花莲长周期地震动作用下武汉某超高层建筑结构没有受到损伤。这一认识将为远场长周期地震动影响下武汉市超高层建筑的震后安全性评价提供重要参考。

关键词：远场长周期地震动 HHT方法结构地震响应时程重构模态频率模态识别

2023年2月6日土耳其双强震场地液化及其震害特征现场调查分析

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岩土工程学报 2024年第7期46卷 1541-1548页

作者：陈龙伟刘昊儒任叶飞吴晓阳袁晓铭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黑龙江哈尔滨150080 地震灾害防治应急管理部重点实验室黑龙江哈尔滨150080

震害考察是地震工程研究的支柱之一。2023年2月6日土耳其中南部发生了两次震级分别为Mw7.8,Mw7.5的罕见双强震,造成巨大的人员伤亡和财产损失。通过实地震害考察,对双强震触发的场地液化震害及其特征进行调查分析,分析结果显示:①本次... 详细信息

震害考察是地震工程研究的支柱之一。2023年2月6日土耳其中南部发生了两次震级分别为Mw7.8,Mw7.5的罕见双强震,造成巨大的人员伤亡和财产损失。通过实地震害考察,对双强震触发的场地液化震害及其特征进行调查分析,分析结果显示:①本次地震液化具有现象显著、液化面积大、涉及范围广、液化灾害严重等特征;②场地液化震害形式多样,表现为喷砂、地面侧移、地基沉降以及地基丧失承载力等典型液化震害形式,且造成大量建筑物严重破坏;③在两个调查地区发现了液化引发的地面侧移,侧移量从几米至十几米,并直接导致建筑物严重破坏甚至毁坏;④在格尔巴舍(Golbasi)城区发现数十栋建筑物因地基液化丧失承载力而出现严重倾斜(不均匀沉降)、沉降,沉降量从几十厘米到1~2米、倾斜角度从几度到十几度不等,现场测量建筑最大倾斜角度达到20°。通过对土耳其地震场地液化的宏观现象调查分析,认识本次地震触发的液化特征及其震害启示,以期为中国地基液化减灾技术研究提供参考。

关键词： 2023年土耳其地震场地液化液化震害特征现场调查地震科考

面内预起拱型梁端地震损伤控制保险丝力学性能试验研究

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工程力学 2024年第6期41卷 55-65页

作者：李行张令心林旭川朱柏洁谢贤鑫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黑龙江哈尔滨150080 地震灾害防治应急管理部重点实验室黑龙江哈尔滨150080

工程结构抗震韧性的提升是城市韧性建设的基础。研究具有“保险丝”损伤熔断、损伤可识别、易更换理念的新型结构地震损伤控制构件,对结构体系抗震韧性水准的提升具有重要价值。在前期常规平板型损伤控制保险丝研究的基础上,该文提出了... 详细信息

工程结构抗震韧性的提升是城市韧性建设的基础。研究具有“保险丝”损伤熔断、损伤可识别、易更换理念的新型结构地震损伤控制构件,对结构体系抗震韧性水准的提升具有重要价值。在前期常规平板型损伤控制保险丝研究的基础上,该文提出了一种利用面内预起拱机制进行梁柱节点损伤控制的保险丝装置。阐明了建议的结构损伤控制保险丝装置(简称保险丝)的构造与工作机理。设计了6个不同预起拱情况、不同长细比的保险丝试件,并采用拟静力加载方式对保险丝的受力机理与抗震性能进行研究。对试验结果的分析发现:与平板保险丝相比,面内预起拱型保险丝的滞回曲线更饱满,受压强度更稳定;预起拱延缓了强度退化;随着长细比减小或预起拱高度的增大,强度退化变缓;分肢转角超过0.07 rad左右时,保险丝受损导致强度逐渐下降,建议对其进行更换。力学模型计算结果与试验结果基本吻合,可估算预起拱型保险丝特征强度。

关键词：损伤控制保险丝预起拱拟静力试验力学性能损伤识别

基于多层全连接神经网络的6C地震波极化向量识别研究

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大地测量与地球动力学 2024年第4期44卷 331-335,435页

作者：廖成旺庞聪江勇吴涛中国地震局地震研究所武汉市430071 武汉引力与固体潮国家野外科学观测研究站武汉市430071 湖北省地震局武汉市430071

利用机器学习原理,提出一种基于多层全连接(multi-layer fully connected, MFC)神经网络的六分量(six-component, 6C)地震波极化向量识别方法。首先利用6C地震波各波型极化向量数学模型和一系列仿真参数得到5种波型和噪声波型各5 000个... 详细信息

利用机器学习原理,提出一种基于多层全连接(multi-layer fully connected, MFC)神经网络的六分量(six-component, 6C)地震波极化向量识别方法。首先利用6C地震波各波型极化向量数学模型和一系列仿真参数得到5种波型和噪声波型各5 000个极化向量数据集,然后随机选取其中5 000个作为测试集,其余划分为训练集,进行MFC神经网络与支持向量机(support vector machine, SVM)的综合辨识性能对比实验。结果表明,MFC神经网络模型识别5种极化向量类型(SH波和Love波视为一类)和6种极化向量类型的效果均显著优于SVM模型,平均识别率分别达到99.786%和87.940%。

关键词：极化向量识别六分量地震波多层全连接神经网络支持向量机

大数据时代的地球科学知识图谱研究现状与展望

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地震学报 2024年第3期46卷 353-376页

作者：牛凤桂张贝陈石中国地震局地球物理研究所北京100081 北京白家疃地球科学国家野外科学观测研究站北京100095

地球科学是一门数据密集型学科,而知识图谱则被认为是充分利用和发挥地球科学领域庞大数据的一种有效方式。相对于通用大模型技术的发展,知识图谱能提供更为准确的知识,增强生成式大模型结果的智能性和可靠性。本文首先阐释了知识图谱... 详细信息

地球科学是一门数据密集型学科,而知识图谱则被认为是充分利用和发挥地球科学领域庞大数据的一种有效方式。相对于通用大模型技术的发展,知识图谱能提供更为准确的知识,增强生成式大模型结果的智能性和可靠性。本文首先阐释了知识图谱的相关概念和构建方法;然后,对在科学领域广泛应用的顶层本体基本形式化本体模型进行了详细介绍,简单总结了地球科学领域已经建成的知识图谱,并着重论述了地球科学领域的地质学核心本体和地质科学本体,以及两者的异同;最后,介绍了与地球科学知识图谱构建相关的深时数字地球计划等国际地学数据科学计划,并对未来地学知识图谱发展和地震科学知识图谱构建发展所面临的挑战和应用前景进行了展望。

关键词：知识图谱本体构建地球科学地质本体

A10-057与FG5X-265对超导重力仪格值标定结果的对比分析

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大地测量与地球动力学 2024年第6期44卷 601-605页

作者：周浩刘子维张晓彤江颖翟笃林中国地震局地震研究所武汉市430071 引力与固体潮国家野外观测研究站武汉市430071 湖北省地震局武汉市430071

采用最小二乘与迭代算法,对A10-057绝对重力仪、FG5X-265绝对重力仪及iGrav-053超导重力仪的同期同址观测数据进行处理,得到FG5X-265及A10-057精密测定iGrav-053的格值因子分别为-883.9294 ns^(-2)/V、-884.134 ns^(-2)/V,标定精度为0.04826%、0.0937%,均优于0.1%。同时对比FG5X-265与A10-057在标定工作中各项测量指标与选取测量对数对标定结果的影响,通过列举多场景对格值精度的要求,最终证明A10型绝对重力仪具备标定相对重力仪的能力,为后续相对重力仪标定工作提供参考。

关键词：格值标定 iGrav-053 FG5-265 A10-057 精度分析