文摘

为了扩展源模型的垂直地面运动,我们适合垂直汶川地震的地震动衰减关系。形式不同于传统的衰减关系,我们提出一个简化的地震动衰减函数包括通过国旗相关网站效果V_年代30.。网站影响的回归结果表明,汶川地震的垂直地面运动与时间的增加逐渐减弱。根据残差分析,上盘效应在垂直地面运动为汶川地震强,尤其是在短时间内。结果分析表明,基于回归竖向反应谱的形状不同的垂直水平分量和符合推荐的设计反应谱的联邦应急管理局p - 1050。V / H(垂直到水平的比率),估计垂直地面运动的主要方式,不能简单固定的2/3。因此,站点位置、现场条件和频谱必须考虑全面。垂直地面运动的回归精度的多源模型是略高于点源模型和低于有限故障源模型。预计这个模型将作为代替source-to-site距离当多个表面微凸体详细的建模没有断层模型得到一个未来地面运动的一般情况。

1。介绍

一个米_W2008年7.9级地震发生在5月12日,在汶川,四川,中国。除黑龙江、吉林、新疆省、全国各地的感觉,特别是在四川、陕西、甘肃。地震造成重大损失的经济和人们的生活;与此同时,中国数字强运动观测网络(CDMON)装备在2008年3月获得大量高质量的地面运动(1]。这些数据大大丰富了数据库在中国强地面运动,也提供了一个宝贵的机会为研究地震动衰减关系的大地震。

地震动衰减关系,也称为地面运动预测方程,是一个经验和地震地面运动参数之间的相关性特征(来源、source-to-site距离、现场条件、等)(2]。广泛应用于概率地震危险性分析的关系(震源),地震预警工程、ShakeMap等等。3]。对于中小地震或远场地震,震中距或震源距离基于点源模型选为source-to-site距离,和在中国非常流行,因为它的实用性和便利性在地震震源。然而,点源模型是适合大地震,特别是长断层破裂。基于有限断层和断层距离源模型估计的建议减少散射近场的强烈的大地震地面运动(4]。然而,很难预测相关的源参数描述断层破裂面:断层倾角、断裂长度、倾向破裂宽度,depth-to-top破裂,等等。因此,我们提出了多源模型(也称为multicircle模型(5,6)结论的基础上合成唐山大地震的主震的地面运动(米_年代1976年7月28日,7.6)(7)(见图1)。多源模型的基本假设如下:(1)断层破裂造成的主震subfaults分为一组(2)subfault有一个中心,称为subepicenter (subfault震中位置,也被称为震中subepicenter)(3)最近的subfault网站对地面运动的影响最大,与他人被忽视的

subepicentral距离现场最近的subepicenter代表source-to-site距离参数定义。由于短的小级地震断层破裂,它被认为是一个subfault;时间越长断层可分为多个subfaults增加大小。亚伯拉罕森和席尔瓦的模型(AS08)认为目前的大小是小于6.0时,各种距离参数之间的差异可以忽略(8]。马克和Bonilla方程计算的断层破裂长度米_W6.0级地震(约16公里9]。因此,当断层断裂的长度小于或等于16公里,只有一个subfault;当它大于16公里,多个subfaults会推荐。subepicentral距离,计算公式如下:(1)网站的投影罢工的发震断层位于邻国之间subsource中心之一,剩下的数量年代除以(参见图16小于8公里2(一个)),subepicentral距离表示为 (2)网站的投影罢工的发震断层位于邻国之间subsource中心之一,剩下的数量年代除以16大于或等于8公里(见图2 (b)),subepicentral距离表示为 (3)其他(请参见图2 (c)): 在哪里R_米是subepicentral距离公里;年代是网站的投影距离震中的罢工的错在公里(投影点以外的故障时,这是距离震中的故障);R公里的震中距;D之间的方位角(锐角)是断层面和射线路径在度网站;d是最外层的距离震中subepicenter公里;rem是其余函数。

多源模型被用来适应衰减关系水平PGA(峰值地面加速度)在汶川地震5NGA)和水平地面运动(“下一代的地震动衰减模型”项目)数据库(6]。结果表明,多源模型的回归精度高于点源模型和低于有限故障源模型。

研究地震破坏的大地震表明,竖向地震作用对结构的影响不容忽视,尤其是在一些功能性建筑(如大跨度桥梁、核电站、和水坝)(10]。水平地震动衰减关系比垂直分量吸引了更多的关注。简要回顾研究对垂直运动的描述在过去的三十年中已经总结了垂直响应光谱谱最敏感时期和source-to-site距离和V / H反应谱比率通常在岩石和土壤高于短期比在较长时间(11]。刘等人。12),回归垂直地面运动衰减关系基于有限的汶川地震断层源模型,发现相同的字符之前的作品。近年来,垂直地面运动的研究仍主要基于有限断层源模型(13,14)或点源模型(15,很少有人尝试过其他模型。本研究的目的是扩展源模型垂直从汶川地震地面运动,关注衰减特征,网站效果,上盘效应,拟合精度与其他模型进行比较。

2。强烈的运动数据

420年《强震动地震检波器在主震中引发了对中国大陆;他们中的大多数被处理,包括在NGA-West2数据库扁锉(https://peer.berkeley.edu/thrust-areas/data-sciences/databases,最后于2018年1月5日通过)。的细节NGA-West2强震动数据处理,Ancheta推出了et al。16]。91测井加速度图录音subepicentral 300公里的距离内选择适合我们的模型。

3所示。衰减的地面运动

我们开发了一个简化的地震动衰减功能: 在哪里Y地面运动参数,如PGA和PSA (pseudospectral加速度)g和震动(地面峰值速度)在cm / s;R_米是subepicentral距离公里;F_年代是网站的标志效果;和一个₀,一个₁,一个₂,一个₃,一个₄是基于非线性最小二乘法的回归系数。

在方程(4),第一项一个₀表示大小对地面运动的影响;第二个和第三个术语代表地面运动的几何衰减和非弹性衰减与距离,分别;上学期代表网站的效果。前三项是一个衰减关系函数的形式。网站效果也被称为放大场地条件对地震动的影响,由一个函数表达V_年代30.(相当于横波速度在前30米)。V_年代30.所有记录的站在汶川地震之间200 m / s和700 m / s,它属于类C和D网站(17]。为网站的效果如下: 在哪里V_年代30.在m / s和吗V_裁判(360 m / s,类c - d站点边界,缓解找到区别在垂直地面运动的两类网站)是等价的横波速度的参考价值的网站效果。

上盘效应是一个几何效应相关的网站和故障之间的空间关系,和土地附近地面斜断层运动的重要特征。一个示例图在图3说明了本文中使用的上盘和下盘的网站;地面运动的网站2顶壁是比网站上1在下盘,甚至等于source-to-site距离。顶壁效应是本文中讨论的残留分析。

4所示。结果分析

回归系数和标准差σ_lnY回归,表中列出1。

4.1。网站的效果

相应的地面运动曲线(中位数V_年代30.= 300 m / s D类网站V_年代30.= 500 m / s C类网站)与散射数据图4。地面运动类D的网站(圆圈符号)明显大于C类的网站(方形符号)在短时间内(PGA);然而,没有明显区别的两个类网站长时间(T= 1.00)。地面运动中值具有相同的特性和变化的时期。如表所示1回归系数、站点的影响一个₄随时间的增加,周期在3.0秒时仍为负值。上述分析表明,在短时间内,越小V_年代30.(柔和的网站),垂直地面运动变得越大;在很长一段时间,越大V_年代30.(网站)越越大,垂直地面运动。所以,网站的效果与时间的增加逐渐减弱垂直汶川地震的地面运动。

intraevent剩余工资的垂直地面运动和封存意味着与V_S30描述在图5。给出的平均残差、PGA和PSA (T= 0.10和1.00年代)达到2.94 e−−14日9.75 e−16日1.03 e−15和2.21 e - 15。没有系统的残差的趋势V_年代30.,这表明方程(5)为网站提供了粗略的估计影响垂直汶川地震的地面运动。

4.2。顶壁效应

土地附近(50公里内,R_X:水平距离的顶部边缘断裂测量垂直于罢工)残差图所示6顶壁(与数据分离,R_X> 0)和下盘(R_X< 0)网站。残差的顶壁明显大于下盘的除了长时间(T= 1.0)。顶壁的残差是0.1398(震动),0.4636 (PGA), 0.5237 (T= 0.1 s)和−0.1437 (T= 1.0秒);的下盘−0.0565(震动),−0.0820 (PGA)−0.0370 (T= 0.1),和0.0671 (T= 1.0),表明强烈的顶壁影响垂直汶川地震的地面运动,尤其是在短时间内。

4.3。光谱的形状

图7显示垂直加速度反应谱的汶川地震不同距离时V_年代30.= 300 m / sV_年代30.基于回归= 500 m / s。很明显,光谱的强度V_年代30.= 300 m / s比,当大V_年代30.= 500 m / s期短于2.0 s,这是符合上述网站的分析效果。增加垂直加速度反应谱峰值点,然后随时间的增加而减小。垂直加速度反应谱的主要时期大约是0.10秒,比水平分量的短。

联邦应急管理局推荐设计垂直响应谱的p - 1050如下(18]: 在哪里是垂直设计反应谱;T是垂直的自然振动周期;和的最大(高原)值设计垂直加速度反应谱。

垂直设计反应谱的形状的联邦应急管理局p - 1050是不同于GB 50011 - 2010(2016版)(在图8),后者是估计水平设计反应谱乘以0.65 (19]。他们的主要区别是范围的高原,到达0.05到0.15年代联邦应急管理局p - 1050和0.10 s(段水平地面运动特征)对GB 50011 - 2010(2016版)。如数据所示7和8,基于回归的垂直加速度反应谱的形状符合联邦应急管理局p - 1050。

4.4。垂直到水平的比率

在大多数情况下的抗震设计、垂直地面运动估计的水平地面运动乘以一个固定系数(V / H)。V / H是纽马克提出的2/3,大厅(20.]。V / H一些学者的研究表明,V / H级等因素有关,距离,网站类型、时期等(21- - - - - -26]。

一般来说,V / H的关系是直接由最小二乘法拟合。然而,本文采用以下方法(27]: ln在哪里Y_v和lnY_h使用方程(安装衰减关系4),垂直和水平汶川地震的地面运动,分别。

标准偏差方程(7)是由 在哪里 在哪里σ_{lnV /小时}是lnV / H的标准差;φ_{lnV /小时}和τ_{lnV /小时}interevent标准差和intraevent标准差lnV / H,分别;φ_lnYv和φ_lnYhinterevent标准差的地面垂直地面运动和水平运动,分别;τ_lnYv和τ_lnYhintraevent标准差的地面垂直地面运动和水平运动,分别;和ρ^WlnY_v,lnY_h和ρ^BlnY_v,lnY_hinterevent和intraevent相关系数的垂直和水平地面运动之间的残差,分别。lnV / H的标准差是列在表中1。

图9显示了V / H反应谱在不同距离时V_年代30.= 300 m / s基于回归和土壤的推荐设计V / H反应谱的JTG b02 - 2013 (28]。V / H反应谱基于回归似乎显示出双峰结构边界约0.3秒。短周期带的强度与距离的增加明显下降;没有明显的长周期带测量变化与距离的变化除了时间大约10年代近场(1公里和10公里)。和V / H设计反应谱在远场错估垂直地面运动。

4.5。回归精度比较

图10显示了残留的比较三个模型基于垂直汶川地震的地面运动。剩余有限故障源模型的最小的散射的三个模型。和分散的多源模型的残差是略小于点源模型。标准偏差是一个重要的参数来衡量是否回归的结果是合理的。关于汶川地震,标准差垂直地面运动的源模型比较与点源模型和有限断层源模型计算从方程(4),分别(见图11)。它可以看到源模型中的标准差小于点源模型和大比有限断层源模型在整个时期。

上面的比较表明,回归精度垂直地面运动的源模型是略高于点源模型和低于有限故障源模型。

5。讨论和结论

在本文中,我们已经安装了垂直汶川地震的地震动衰减关系使用源模型。根据回归结果,结论做了如下:(1)它对垂直网站影响汶川地震的地面运动与时间的增加逐渐减弱。方程(5)为网站提供了粗略的估计影响垂直汶川地震的地面运动。(2)存在强烈的顶壁影响垂直汶川地震的地面运动,尤其是在短时间内。(3)水平分量的形状,增加垂直加速度反应谱峰值点,然后随时间的增加而减小。主要的垂直加速度反应谱比短约0.10秒,水平分量。垂直响应谱曲线的形状符合推荐联邦应急管理局p - 1050的设计垂直响应谱。(4)V / H显示不同的特征在不同的距离和时间。在抗震设计中,垂直地面运动估计不能简单地作为水平地面运动的2/3,但站点位置、现场条件和频谱必须考虑全面。JTG b02 - 2013年已经取得了很大的进步,但仍存在很大偏差的估计远场和长周期垂直地面运动。(5)垂直地面运动的回归精度的多源模型是略高于点源模型和低于有限故障源模型。

这些结论符合垂直地面运动的特点,基于有限的汶川地震断层源模型(12]。尽管我们之间有差距的回归精度模型和有限故障源模型,适用于地面运动更容易预测工程因为距离的简化定义。预计这个模型将作为代替source-to-site距离当多个表面微凸体详细的建模没有断层模型得到一个未来地面运动的一般情况。本文提出的回归系数可能只提供参考价值等地震2008年汶川地震,可能并不适用于其他事件。所以,结果应该谨慎使用。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

本研究支持了中国国家自然科学基金(项目没有。51808444)。