日本9.0級地震強(qiáng)地震動初步研究

耿冠世 俞言祥

（中國地震局地球物理研究所，北京 100081）

采用2011年3月11日發(fā)生在日本東海岸的9.0級地震中K-net和KiK-net記錄的強(qiáng)震數(shù)據(jù)，計(jì)算20s的絕對加速度反應(yīng)譜Sa，阻尼系數(shù)設(shè)定為0.05。采用USGS的有限斷層模型（破裂面走向194.4°，傾角10°），計(jì)算斷層距Rrup，依據(jù)Rrup將臺站分成了三組，分別為35 km之內(nèi)，35～120 km以及120 km以上，以分析反應(yīng)譜隨距離的變化規(guī)律；同時(shí)對加速度水平分量進(jìn)行平行斷層走向方向和垂直斷層走向方向的分解，以便更好的觀察震源機(jī)制對不同方向地震動反應(yīng)譜的影響。

通過以上研究，發(fā)現(xiàn)這次地震的強(qiáng)震動有如下特征：

（1） Sa/PGA： ① 兩個(gè)水平分量的Sa/PGA的值在T＜8 s的周期段相當(dāng)接近，在T＞8 s的周期段，垂直斷層走向的分量（VE）的Sa/PGA的值開始高于平行斷層走向的分量（PA）；② T＜0.1 s，豎向分量（此后用UD代替）的Sa/PGA的值高于水平分量；0.1～1 s，UD分量的值低于水平分量；1～4 s，UD分量的值與水平分量接近；4～20 s，UD分量的值高于水平分量。

（2） Sa/PGA隨Rrup的變化：①在T＞4 s的長周期部分，Rrup 在35～120 km和120 km以上的VE分量兩條譜，數(shù)值相當(dāng)接近并大于Rrup小于35 km的譜；說明遠(yuǎn)場的長周期成分多于近場；② PA分量VE分量有相似的性質(zhì)；③ UD分量在整體上與水平分量比較相似，但是在7～10 s的周期范圍有些異常，Rrup大于120 km的譜值比35～120 km的譜值小了很多。

（3） 反應(yīng)譜比值PA/VE、UD/PA、UD/VE：① PA/VE的圖形顯示，在中高頻部分（0～7 s），兩個(gè)水平分量幾乎相同；在低頻部分（7～20 s），VE分量要大于PA分量；②UD/PA,UD/VE的值在圖像上有隨周期增大急劇下降又緩慢上升的趨勢；在極高頻和低頻的部分UD分量與水平分量的比值大于1。

（4） 反應(yīng)譜比值PA/VE，UD/PA，UD/VE隨Rrup的變化：① 在5～12 s之內(nèi)，隨著Rrup的增大，PA/VE的比值有增加的趨勢，說明在這個(gè)周期范圍內(nèi)，VE分量的衰減速率要大于PA；而在12～20 s的周期范圍，隨Rrup的增大，PA/VE的比值有減小的趨勢，盡管這種趨勢在Rrup超過35 km以后并不明顯，這說明在這個(gè)周期范圍內(nèi)，VE分量的衰減速率小于PA分量；② 在5～13 s的周期范圍，UD/PA的比值隨著Rrup的增加有減小的趨勢；在15～20 s周期范圍，UD/PA的值有隨著Rrup的增加而增大的趨勢；這說明在5-13s周期范圍內(nèi)，PA分量的衰減速率要比UD分量小，而在13～20 s的周期范圍，PA分量的反應(yīng)譜衰減速率要比UD分量大；③ 在15～20 s的周期范圍，UD/VE的比值都有隨著Rrup的增加而減小的趨勢，這說明在15～20 s的范圍內(nèi)，VE分量反應(yīng)譜衰減的速率要小于UD分量；但是不同的周期范圍，比值隨距離的減小程度是不同的。