水平向基岩强地面运动参数衰减关系研究
摘要
本文建立了我国新的水平向基岩分区地震动参数衰减关系(加速度、速度峰值,反应谱平台高度值,5%阻尼比加速度反应谱,时程强度包络函数),适用震级范围为MS5.0～8.0,距离0～200km,周期T=0.04～6s。强震资料方面,主要使用了美国NGA强震数据库提供的美国西部地区水平向基岩场地的数字化强震记录及相关参数,在国内使用了包含汶川地震资料在内的部分未丢头的基岩强震记录;烈度资料部分,主要使用的是中国各分区的烈度等震线资料,包含1991年之后新搜集整理的资料与中国地震动参数区划图(1990)使用的烈度资料。在参数选择上,采用了适合于我国工程应用的面波震级作为震级参数,选用震中距与断层投影距两套距离参数,分别建立了相应的衰减关系。在模型选择上,提出了如下式所示的新的模型:当M<6.5时lgY(M,R)=A1+B1M-Clg(R+Dexp(E*M))+ε当M≥6.5时lgY(M,R)=A2+B2M-Clg(R+Dexp(E*M))+ε新模型采用分段线性函数与近场饱和因子相结合的方式对大震近场饱和效应进行反映。同时,在回归时对截尾效应的系统性影响进行了修正。将美国西部地区作为参考地区,选用NGA数据库中美国西部地区(地震活跃地区浅层地震)的数据,共计304条水平向记录,应用新的分步回归法建立了美国西部水平向基岩地震动参数衰减关系(加速度、速度峰值,反应谱平台高度值,5%阻尼比加速度反应谱,时程强度包络函数)。使用中线映射原则的转换方法对其进行修正,将我国部分基岩强震资料作为补充一同回归,建立了我国分区地震动参数衰减关系。在本文工作中,得到了以下主要成果与认识:(1)提出一种新的分步回归法应用于衰减关系回归,对震级-距离耦合效应进行解耦,降低回归参数不确定性;进行距离衰减项系数回归时,采用统计平均的方法,降低数据分布离散性、不均一性对整体结果的影响;使用截止距离对截尾效应引发的距离衰减率与近场地震动外推结果的系统性影响进行了修正。(2)基于美国NGA强震数据库的资料,回归建立了美国西部水平向基岩地震动参数(加速度、速度峰值,反应谱平台高度值,5%阻尼比加速度反应谱)衰减关系。新的衰减关系包含震中距与断层投影距两套距离参数模型,适用震级范围为MS5.0～8.0,距离0～200km,反应谱周期为T=0.04～6s。采用目前国内普遍使用的强度包络函数模型,通过统计回归建立了美国西部水平向基岩场地包络函数衰减关系。(3)综合考虑我国不同地区的分区特征,从烈度衰减关系的角度,对我国地震动衰减关系的分区进行了划分,建立了新的分区地震烈度衰减关系,提供转换方法使用。(4)提出一种新的中线映射法则,用于避免近场转换构造地震动数据点的偏离。选择美国西部作为参考区,用转换方法一同回归,得到我国分区地震动参数衰减关系(加速度、速度峰值,反应谱平台高度值,5%阻尼比加速度反应谱),适用震级范围为MS5.0～8.0,距离为0～200km,反应谱周期为T=0.04～6s。使用转换方法时,还加入了部分国内强震数据一同回归,使转换结果更加合理。(5)平台挑选法得到的平台高度值与峰值加速度PGA相近,离散性小,随震级、距离变化较为平稳。本文提出的新模型,采用分段线性函数作为震级项,采用包含随震级指数增长的近场饱和因子的距离衰减项,可以较好地考虑大震近场震级、距离饱和效应,在高震级部分无需通过饱和震级进行约束。与传统的二次项形式模型相比,新模型不易引发过饱和效应。(6)与以往采用宏观地质描述进行场地划分的方法不同,本文在美国西部地区采用地表30m内折算剪切波速VS30作为场地划分标准,物理意义更加明确。
引文
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