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2017年 48卷 第4期
2017, 48(4): 281-290.
doi: 10.16738/j.cnki.issn.1003-3238.201704001
摘要
PDF 4729KB
摘要:
许多基于性能的地震工程分析方法得到了发展。本文总结了太平洋地震工程研究(PEER)中心所应用的方法。工作分4个阶段:危险性分析、结构分析、损伤分析和损失分析。在危险性分析中,在设施现场评估地震危险性,得到样品地震动时程,其强度量度(IM)适合不同的危险性水平。在结构分析阶段,进行非线性时程结构分析,计算给定强度量度的地震动的设施的响应,如漂移、加速度,地面破坏或其他工程需求参数(EDP)。在第三阶段,损伤分析阶段,这些工程需求参数与构件易损性函数一起使用,以确定对设施构件的损伤程度(DM)。最后,根据给出的损伤程度,评估维修工作,以确定维修成本、可操作性、修复持续时间和潜在的伤亡。这些性能的量度被称为决策变量(DV),因为它们可以用来通知利益相关者决定未来的业绩。每个关系,从位置和设计到强度量度,强度量度到工程需求参数,工程需求参数到损伤程度,损伤程度到决策变量,都涉及不确定性和处理概率问题。太平洋地震工程研究目前正在6个真实的设施上面使用并说明其方法,称为试验台,每一个设施都探索了基于性能的地震工程(PBEE)的不同方面。
许多基于性能的地震工程分析方法得到了发展。本文总结了太平洋地震工程研究(PEER)中心所应用的方法。工作分4个阶段:危险性分析、结构分析、损伤分析和损失分析。在危险性分析中,在设施现场评估地震危险性,得到样品地震动时程,其强度量度(IM)适合不同的危险性水平。在结构分析阶段,进行非线性时程结构分析,计算给定强度量度的地震动的设施的响应,如漂移、加速度,地面破坏或其他工程需求参数(EDP)。在第三阶段,损伤分析阶段,这些工程需求参数与构件易损性函数一起使用,以确定对设施构件的损伤程度(DM)。最后,根据给出的损伤程度,评估维修工作,以确定维修成本、可操作性、修复持续时间和潜在的伤亡。这些性能的量度被称为决策变量(DV),因为它们可以用来通知利益相关者决定未来的业绩。每个关系,从位置和设计到强度量度,强度量度到工程需求参数,工程需求参数到损伤程度,损伤程度到决策变量,都涉及不确定性和处理概率问题。太平洋地震工程研究目前正在6个真实的设施上面使用并说明其方法,称为试验台,每一个设施都探索了基于性能的地震工程(PBEE)的不同方面。
2017, 48(4): 291-307.
doi: 10.16738/j.cnki.issn.1003-3238.201704002
摘要:
利用奇异值分解(SVD)分析实现了一种新的P波和S波震相的自动检测方法。该方法是基于Rosenberger (2010)用于三分量地震波形奇异值分解的实时迭代算法。该算法通过利用奇异值分解并将波形分为P波和S波分量来识别视入射角。我们将该算法应用于滤波后的波形,然后在经过滤波和奇异值分解分开的信道上设置入射角和奇异值检测器,或者应用信噪比(SNR)检测器来拾取P波和S波。安扎地震台网和最近在圣哈辛托断层带地区部署的便携式仪器为测试不同设置的检测算法提供了一个非常密集的地震台网,包括不同震源机制的事件、具有不同场地特性的台站和射线路径偏离奇异值分解算法中使用的逼近。2~30Hz巴特沃思带通滤波器给出了各种事件和台站的最佳性能。我们在许多事件上应用奇异值分解检测,并且从2005年6月MW5.2地震复杂、强烈的余震序列中得到结果。这个序列经过几位分析人员的彻底复查,确定了主震后第一个小时的294个事件都围绕主震密集分布。我们使用这个数据集来微调自动奇异值分解检测、关联和定位,实现了37%事件的自动识别和定位。所有检测到的事件都落在此密集区内,并且没有虚假的事件。普通的信噪比检测器不会超过11%的成功,并且位置分布更广泛(不完全在复查的群集内)。由奇异值分解检测器检测到震相(P波或S波)的预先知识显著降低了由震相盲信噪比检测器产生的噪声。
利用奇异值分解(SVD)分析实现了一种新的P波和S波震相的自动检测方法。该方法是基于Rosenberger (2010)用于三分量地震波形奇异值分解的实时迭代算法。该算法通过利用奇异值分解并将波形分为P波和S波分量来识别视入射角。我们将该算法应用于滤波后的波形,然后在经过滤波和奇异值分解分开的信道上设置入射角和奇异值检测器,或者应用信噪比(SNR)检测器来拾取P波和S波。安扎地震台网和最近在圣哈辛托断层带地区部署的便携式仪器为测试不同设置的检测算法提供了一个非常密集的地震台网,包括不同震源机制的事件、具有不同场地特性的台站和射线路径偏离奇异值分解算法中使用的逼近。2~30Hz巴特沃思带通滤波器给出了各种事件和台站的最佳性能。我们在许多事件上应用奇异值分解检测,并且从2005年6月MW5.2地震复杂、强烈的余震序列中得到结果。这个序列经过几位分析人员的彻底复查,确定了主震后第一个小时的294个事件都围绕主震密集分布。我们使用这个数据集来微调自动奇异值分解检测、关联和定位,实现了37%事件的自动识别和定位。所有检测到的事件都落在此密集区内,并且没有虚假的事件。普通的信噪比检测器不会超过11%的成功,并且位置分布更广泛(不完全在复查的群集内)。由奇异值分解检测器检测到震相(P波或S波)的预先知识显著降低了由震相盲信噪比检测器产生的噪声。
2017, 48(4): 308-325.
doi: 10.16738/j.cnki.issn.1003-3238.201704003
摘要:
大多数概率地震危险性分析方法要求知道至少3个震源参数,即平均地震活动率λ、古登堡-里克特b值和地区特征(孕震源)的最大可能震级mmax。目前,所有使用这3个参数的地震危险性评估方法几乎都明确地假定这3个参数在时间和空间上保持不变。但是,对大多数地震目录更细致的分析表明,地震活动率λ和古登堡-里克特b值都存在显著的时空变化。本文,这些地震危险性参数的最大似然估计考虑目录的不完整性、震级测定的不确定性以及所用地震发生模型的不确定性。通过假定平均地震活动率λ和古登堡-里克特b值为伽马分布的随机变量引入地震发生模型的不确定性。该方法扩展了经典的古登堡-里克特的频度-震级关系,地震数量按对应的复合量泊松分布(Benjamin,1968;Campbell,1982,1983)。使用所提出的方法估计了在南非当代历史上经历最强、破坏性最大地震,即1969年9月29日MW6.3塞里斯-塔尔巴赫地震地区的地震活动性参数。结果表明引入地震发生模型的不确定性会减小平均复发周期,使所估计的地震危险性增大。此外,研究证实考虑震级的不确定性则作用相反,即那会增大复发周期或等效地减小估计的地震危险性。
大多数概率地震危险性分析方法要求知道至少3个震源参数,即平均地震活动率λ、古登堡-里克特b值和地区特征(孕震源)的最大可能震级mmax。目前,所有使用这3个参数的地震危险性评估方法几乎都明确地假定这3个参数在时间和空间上保持不变。但是,对大多数地震目录更细致的分析表明,地震活动率λ和古登堡-里克特b值都存在显著的时空变化。本文,这些地震危险性参数的最大似然估计考虑目录的不完整性、震级测定的不确定性以及所用地震发生模型的不确定性。通过假定平均地震活动率λ和古登堡-里克特b值为伽马分布的随机变量引入地震发生模型的不确定性。该方法扩展了经典的古登堡-里克特的频度-震级关系,地震数量按对应的复合量泊松分布(Benjamin,1968;Campbell,1982,1983)。使用所提出的方法估计了在南非当代历史上经历最强、破坏性最大地震,即1969年9月29日MW6.3塞里斯-塔尔巴赫地震地区的地震活动性参数。结果表明引入地震发生模型的不确定性会减小平均复发周期,使所估计的地震危险性增大。此外,研究证实考虑震级的不确定性则作用相反,即那会增大复发周期或等效地减小估计的地震危险性。
2017, 48(4): 326-348.
doi: 10.16738/j.cnki.issn.1003-3238.201704004
摘要:
2012年10月28日海达瓜伊MW7.8地震是沿加拿大不列颠哥伦比省大倾斜汇聚的夏洛特皇后边缘的大型逆冲区地震。由于在250km的破裂区域内只有6个全球定位系统(GPS)测点和2个检潮仪台站,大地测量没有很好约束同震变形。为了更好地约束垂直同震变形,我们测量了相对于震后5个月、25个测点海平面由自然条件控制的两个固着潮间带生物的生长上限。测量了岩藻(双列藻属,617个测点)和常见的橡子藤壶(藤壶属,686个测点)的位置。本研究重点探讨了该群岛的西侧,破裂模型表明有大规模垂直位移,同时也调查了远离推断破裂区的场点,以对照不受垂直位移影响的生物的上限。同时还做了322次海平面测量,以使用TPXO7.2潮汐模型,而不是使用全球定位系统确定的椭圆高度将生长极限与潮汐基准面相关联。用3种方法检查该数据都表明莫尔兹比岛西海岸由于2012年10月28日的海达瓜伊地震而出现了0.4~0.6m的沉降。我们的数据,在误差范围内,与海达瓜伊西海岸两个全球定位系统测点的数据一致,且与该群岛近海而非之下的大型逆冲破裂的破裂模型一致。
2012年10月28日海达瓜伊MW7.8地震是沿加拿大不列颠哥伦比省大倾斜汇聚的夏洛特皇后边缘的大型逆冲区地震。由于在250km的破裂区域内只有6个全球定位系统(GPS)测点和2个检潮仪台站,大地测量没有很好约束同震变形。为了更好地约束垂直同震变形,我们测量了相对于震后5个月、25个测点海平面由自然条件控制的两个固着潮间带生物的生长上限。测量了岩藻(双列藻属,617个测点)和常见的橡子藤壶(藤壶属,686个测点)的位置。本研究重点探讨了该群岛的西侧,破裂模型表明有大规模垂直位移,同时也调查了远离推断破裂区的场点,以对照不受垂直位移影响的生物的上限。同时还做了322次海平面测量,以使用TPXO7.2潮汐模型,而不是使用全球定位系统确定的椭圆高度将生长极限与潮汐基准面相关联。用3种方法检查该数据都表明莫尔兹比岛西海岸由于2012年10月28日的海达瓜伊地震而出现了0.4~0.6m的沉降。我们的数据,在误差范围内,与海达瓜伊西海岸两个全球定位系统测点的数据一致,且与该群岛近海而非之下的大型逆冲破裂的破裂模型一致。
2017, 48(4): 349-366.
doi: 10.16738/j.cnki.issn.1003-3238.201704005
摘要:
在地震断层带台阵记录的数据中,研究出了断层带围陷波的一种自动识别算法。使用自动的S波最佳选择来识别地震图中的时间窗,以用于断层带围陷波的后续搜索。该算法计算每个台站记录的各个地震图的5个特征:卓越周期、1s持续时间的能量(代表围陷波)、相对波峰强度、到时延迟以及6s持续时间的能量(代表整个地震图)。共同用这些特征来识别台阵中地震图有统计离群值的台站。将此算法应用于大数据集可以从其他台站地震图中的偶然局部场地放大中识别出真正的围陷波。此方法在1992年美国兰德斯地震破裂区上记录的测试数据集上进行了验证,以前曾在此波形上人工识别出围陷波,然后应用到圣哈辛托断层带上记录的几千个地震事件的更大数据集上。所开发的技术为断层带附近记录的大型地震波形数据集的系统客观处理提供了一个重要工具。
在地震断层带台阵记录的数据中,研究出了断层带围陷波的一种自动识别算法。使用自动的S波最佳选择来识别地震图中的时间窗,以用于断层带围陷波的后续搜索。该算法计算每个台站记录的各个地震图的5个特征:卓越周期、1s持续时间的能量(代表围陷波)、相对波峰强度、到时延迟以及6s持续时间的能量(代表整个地震图)。共同用这些特征来识别台阵中地震图有统计离群值的台站。将此算法应用于大数据集可以从其他台站地震图中的偶然局部场地放大中识别出真正的围陷波。此方法在1992年美国兰德斯地震破裂区上记录的测试数据集上进行了验证,以前曾在此波形上人工识别出围陷波,然后应用到圣哈辛托断层带上记录的几千个地震事件的更大数据集上。所开发的技术为断层带附近记录的大型地震波形数据集的系统客观处理提供了一个重要工具。
2017, 48(4): 367-375.
doi: 10.16738/j.cnki.issn.1003-3238.201704006
摘要:
概述了自主式光纤旋转地震仪(AFORS)野外测试的应用和发展,此地震仪利用萨格奈克效应直接测量地面地震源的旋转。自主式光纤旋转地震仪的主要优势在于它不受直线运动影响,可以直接测量地震期间产生的旋转分量。该系统包含一个专用的自主式信号处理装置,可以对旋转运动的测量计算进行优化,而基于互联网的遥感系统可以对自主式光纤旋转地震仪远程控制。实验研究表明,这两种设备在检测频带为0.83~106.15Hz时,可以保持精度不低于5.1×10-9~5.5×10-8 rad/s,并且灵敏度呈线性变化。文中还给出了一些用AFORS-1连续监测波兰克雄日地震观测站旋转事件的实验结果。
概述了自主式光纤旋转地震仪(AFORS)野外测试的应用和发展,此地震仪利用萨格奈克效应直接测量地面地震源的旋转。自主式光纤旋转地震仪的主要优势在于它不受直线运动影响,可以直接测量地震期间产生的旋转分量。该系统包含一个专用的自主式信号处理装置,可以对旋转运动的测量计算进行优化,而基于互联网的遥感系统可以对自主式光纤旋转地震仪远程控制。实验研究表明,这两种设备在检测频带为0.83~106.15Hz时,可以保持精度不低于5.1×10-9~5.5×10-8 rad/s,并且灵敏度呈线性变化。文中还给出了一些用AFORS-1连续监测波兰克雄日地震观测站旋转事件的实验结果。
