基于强震动记录残差分析的关东盆地放大效应研究

发布时间：2020-05-28 11:01

【摘要】：盆地不规则的地质地形构造通常会导致盆地内面波的激发,进而显著增大地震动谱幅值并延长地震动持时,加剧盆地内工程结构的地震破坏,盆地对地震动的放大效应一直是地震工程领域研究的热点问题。本文采用强震动记录观测数据进行研究,主要完成了以下工作:(1)选取日本关东盆地作为研究对象,利用关东盆地及其附近区域111个K-NET台站在75次地壳内浅源中小地震(M_W 4.5~6.5)中收集的3254组强震动记录,基于Zhao06地震动预测模型的观测记录残差分析,给出各台站周期相关的谱加速度放大函数。通过张量样条插值方法给出关东盆地不同特征周期谱加速度的放大效应模型,紧邻东京北侧的盆地中部的放大效应最显著,盆地对地震动谱加速度的放大效应近似随特征周期增大而减小,这可能与关东盆地的独特地形有关;结合NASA地表高程数据及日本地震调查研究推进本部发布的地下结构剪切波速模型构建了日本关东盆地模型。(2)系统地分析了矩震级、震源距、覆盖层厚度Z_x和地下30m等效剪切波速V_(S30)、盆地内不同位置、地震相对盆地方位对盆地放大效应的影响。结果表明,矩震级对放大效应的影响不明显;基于震源距较小记录的残差分析得到的盆地放大效应普遍小于震源距较大记录的结果,这与距盆地较远的地震易于激发盆地内面波的已有结论一致;盆地放大效应随V_(S30)值单调递减;盆地放大效应与等剪切波速面深度Z_(1.0)、Z_(1.5)和Z_(2.0)分布的一致性较差,最大场地放大效应并非出现在覆盖层厚度最大区域,但覆盖层厚度较大区域(Z_(1.0)600m)放大效应更明显;未出现盆地边缘放大效应,这可能与关东盆地东?东南侧的开敞构造不易于产生边缘激发的面波有关;基于盆地东北侧地震观测记录残差分析得到的盆地放大效应明显高于西南侧的结果。关东盆地放大效应与其独特的地形构造有关,距离、场地特征参数Z_x和V_(S30)及地震方位对关东盆地放大效应有关键影响,为关东盆地放大效应模型的构建提供了基础。(3)建立了适用于日本关东盆地的盆地放大效应经验模型。通过模型计算得到的放大效应预测值与实测值的残差分析,模型与实测强震记录的良好拟合表明,新模型具有较好的鲁棒性。由于关东盆地独特的地形,以及模型考虑到的影响因素有限,模型得到的盆地放大系数分布与其他模型的盆地放大效应项有一定的差异。
【图文】：

图 1 1 本文的核心内容研究思路流程图全文内容划分为五章：第一章介绍本文的研究背景及国内外研究现状，总结了前人在盆地放大效应研究方面做过的工作和经验，梳理了本文的研究思路和章节的划分。第二章讲解了本文所选用的残差分析方法，基于残差分析原理构建盆地放大系数 BAF；结合 NASA 地表高程数据及日本地震调查研究推进本部发布的地下结构剪切波速模型构建了日本关东盆地模型；并收集合适的强震动记录集，选择地震动预测模型进行预测值的计算和残差分析，分析流程以一次地震 0908110507 为例进行展示。第三章根据强震动记录数据集中计算得到的盆地内台站的盆地放大系数 BAF的值，，系统地分析了矩震级、震源距、浅层和深层场地特征参数、盆地内不同位置、地震相对盆地方位对盆地放大效应的影响。结果表明，关东盆地放大效应与其独特的地形构造有关，距离、深层和浅层场地特征及地震方位对关东盆地放大效应有关键影响。

图 2 1 总残差分解示意图（Baltay et al. 2017）1757是某一次地震中，此次地震的所有震源距小于 80值。选择震源距 80km 内的数据是为了避免区域性0km 内的残差数值主要由震源项控制，大于 80km此事件间残差计算用 80km 以内的记录进行计算11iNi ijjiBN 地震的响应台站记录总数，i 为地震事件的编码，次特定的地震事件而言，选定一个衰减关系进行的事件间残差是可计算的恒定值。它表征了利用整体偏差，反映了由震源特征引起的实际观测地别，与震源机制和平均场地效应相关，事件间残1 所示）。
【学位授予单位】：中国地震局工程力学研究所
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：P315.9

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本文编号：2685146