地震動(dòng)強(qiáng)度及其特征分析

王玉石

(中國地震局工程力學(xué)研究所,哈爾濱 150080)

地震動(dòng)強(qiáng)度及其特征分析

王玉石

(中國地震局工程力學(xué)研究所,哈爾濱 150080)

地震動(dòng)的強(qiáng)度,一般用烈度或地面峰值加速度、地面峰值速度等地震動(dòng)參數(shù)表示。但是,地面運(yùn)動(dòng)是一種典型的非平穩(wěn)信號(hào),幅值和頻率成分均隨時(shí)間變化,瞬時(shí)的幅值最大值并不能完全代表其破壞能力。統(tǒng)計(jì)資料已表明,地面峰值加速度或地面峰值速度與烈度間的對(duì)應(yīng)關(guān)系具有很大的離散性,很難僅僅根據(jù)一個(gè)地區(qū)強(qiáng)震記錄的地面峰值加速度或地面峰值速度可靠地估計(jì)其遭受的烈度影響。

在地震應(yīng)急救援中,為快速可靠地估計(jì)烈度分布,需要探求與烈度間對(duì)應(yīng)關(guān)系緊密的地震動(dòng)參數(shù),并利用相應(yīng)的地震動(dòng)參數(shù)衰減關(guān)系進(jìn)行儀器烈度空間插值,以求提高速報(bào)烈度的可靠性。

除了地面加速度時(shí)程,地面速度時(shí)程和地面位移時(shí)程也是重要的地震動(dòng)強(qiáng)度表征,但是由于部分近場加速度記錄存在基線漂移現(xiàn)象,致使速度時(shí)程和位移時(shí)程并不能由加速度時(shí)程直接積分獲得。而采用濾波去除基線漂移將帶來誤差且無法得到地面同震永久位移,這與觀測資料不符。

本文收集了近年來我國西部獲得的破壞性地震加速度記錄及其對(duì)應(yīng)的烈度資料,利用假設(shè)檢驗(yàn)的方法,對(duì)比分析了多個(gè)強(qiáng)地震動(dòng)參數(shù)與烈度間的相關(guān)性,統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明譜烈度與震害烈度間對(duì)應(yīng)關(guān)系最好。本文對(duì)譜烈度進(jìn)行了修正,采用修正譜烈度所確定的臺(tái)站儀器烈度,與震害烈度完全一致的比例接近70%,約99%的臺(tái)站儀器烈度與震害烈度相差在1度以內(nèi),具有較高的可靠性。

本文利用近年來多次破壞性地震及汶川地震強(qiáng)余震中獲得的加速度記錄,統(tǒng)計(jì)獲得了我國川滇地區(qū)的譜烈度、修正譜烈度、地面峰值加速度和35個(gè)周期點(diǎn)的加速度反應(yīng)譜衰減關(guān)系,而以往我國采用的地面峰值加速度和加速度反應(yīng)譜衰減關(guān)系大多是由參考地區(qū)的地震動(dòng)衰減關(guān)系利用轉(zhuǎn)換方法得到。

本文經(jīng)推導(dǎo)獲得了強(qiáng)震記錄儀一階誤差項(xiàng)公式,發(fā)現(xiàn)強(qiáng)震加速度記錄的一階誤差與其位移時(shí)程成比例,據(jù)此提出一種加速度記錄基線校正方法,并利用校正后加速度記錄經(jīng)積分運(yùn)算獲得了數(shù)個(gè)臺(tái)站的強(qiáng)震位移時(shí)程。因迭代過程存在發(fā)散問題,本方法尚需改善。

本文基于單個(gè)余弦波移動(dòng)卷積(SCW變換)與Hilbert變換,提出一種時(shí)頻分析方法,并對(duì)數(shù)條結(jié)構(gòu)強(qiáng)震記錄進(jìn)行了嘗試性分析。

總之,本文通過統(tǒng)計(jì)分析強(qiáng)震記錄,獲得了我國西部地區(qū)儀器烈度確定方法和川滇地區(qū)數(shù)個(gè)地震動(dòng)參數(shù)的衰減特征,并嘗試性地提出了一種加速度基線校正方法和一種強(qiáng)震記錄時(shí)頻特征分析方法。

儀器烈度;修正譜烈度;衰減關(guān)系;基線校正;時(shí)頻分析

P315.9;

A;

10.3969/j.issn.0235-4975.2011.02.008