地震動(dòng)衰減關(guān)系的區(qū)域性差異研究.pdf

1、近年來，隨著強(qiáng)震觀測(cè)技術(shù)的發(fā)展，全球強(qiáng)震資料得到了極大的豐富，但由于地震分布和強(qiáng)震資料分布的不均勻性，對(duì)于大部分強(qiáng)震資料相對(duì)不足的區(qū)域，基于強(qiáng)震資料建立衰減關(guān)系的方法尚不可行。針對(duì)這一現(xiàn)狀，通過對(duì)強(qiáng)震資料相對(duì)豐富區(qū)域建立的衰減關(guān)系進(jìn)行科學(xué)合理的修正，使其能應(yīng)用于強(qiáng)震資料匱乏區(qū)域是一種可能的思路。而地震動(dòng)特性在不同區(qū)域之間存在一定的差異已經(jīng)廣泛地為人們所認(rèn)識(shí)。作為描述地震動(dòng)隨震級(jí)、距離和場(chǎng)地條件變化的地震動(dòng)衰減關(guān)系在不同區(qū)域之間也可能存在

2、一定的差異性。因此，論證衰減關(guān)系在不同區(qū)域之間是否存在差異，探討地震動(dòng)衰減關(guān)系產(chǎn)生區(qū)域性差異的原因，分析各種因素對(duì)衰減關(guān)系區(qū)域性差異的影響就成為迫切的需要。在充分認(rèn)識(shí)和了解區(qū)域性差異的成因和影響因素的基礎(chǔ)上，建立對(duì)衰減關(guān)系區(qū)域差異性的定量描述，從而給出一個(gè)科學(xué)合理的區(qū)域差異性模型，為強(qiáng)震資料匱乏區(qū)域衰減關(guān)系的建立提供參考和依據(jù)有著重要的意義。
　　本文利用不同區(qū)域強(qiáng)震數(shù)據(jù)，反演獲取不同區(qū)域的地震區(qū)域性特征參數(shù)。通過數(shù)值模擬方法，結(jié)

3、合衰減關(guān)系一般形式分析了地震區(qū)域性特征參數(shù)對(duì)衰減關(guān)系模型系數(shù)（或相關(guān)項(xiàng)）的影響，并建立了區(qū)域性特征參數(shù)對(duì)衰減關(guān)系模型系數(shù)（或相關(guān)項(xiàng)）的影響方式的定量描述。綜合各區(qū)域性特征參數(shù)與地震動(dòng)衰減關(guān)系模型系數(shù)（或相關(guān)項(xiàng)）的定量關(guān)系，得出了考慮不同地震區(qū)域地震動(dòng)衰減關(guān)系區(qū)域差異性的區(qū)域差異性模型。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合反演獲得的各區(qū)域的區(qū)域性特征參數(shù)，給出了不同區(qū)域之間的區(qū)域性差異修正公式。
　　論文主要完成了以下工作：
　　1.基于對(duì)地震動(dòng)

4、衰減關(guān)系的一般認(rèn)識(shí)，結(jié)合地質(zhì)構(gòu)造特征、地殼結(jié)構(gòu)和風(fēng)化侵蝕環(huán)境在不同區(qū)域的差異，探討了不同區(qū)域震源特征、衰減特性和局部場(chǎng)地效應(yīng)可能存在的區(qū)域性差異。在此基礎(chǔ)上給出了衰減關(guān)系區(qū)域性差異的明確定義。
　　2.從全球范圍內(nèi)選取了中國(guó)西部、美國(guó)西部、日本和新西蘭四個(gè)重要地震區(qū)域，結(jié)合衰減關(guān)系的基本形式，利用強(qiáng)震數(shù)據(jù)，通過逐步分離，從加速度反應(yīng)譜中獲取了四個(gè)區(qū)域的距離衰減系數(shù)、震源效應(yīng)項(xiàng)以及場(chǎng)地效應(yīng)項(xiàng)。通過系統(tǒng)的對(duì)比分析論證了地震動(dòng)衰減關(guān)系區(qū)

5、域差異性的存在。
　　3.利用廣義反演方法獲取了四個(gè)區(qū)域的地震區(qū)域性特征參數(shù)，并定性討論了各特征參數(shù)對(duì)地震動(dòng)和衰減關(guān)系的影響。對(duì)比表明，不同區(qū)域地震平均應(yīng)力降水平，地殼厚度、地殼介質(zhì)剪切波速、高頻消減因子等地震區(qū)域特征參數(shù)均存在一定的差異。
　　4.采用點(diǎn)源隨機(jī)模擬方法，利用不同地震特征參數(shù)下獲得的模擬地震動(dòng)建立衰減關(guān)系，討論了地震應(yīng)力降Δσ、地殼厚度、地殼S波Q值、高頻消減因子κ0地震區(qū)域性特征參數(shù)對(duì)地震動(dòng)衰減關(guān)系中的震級(jí)

6、標(biāo)度、距離標(biāo)度、常數(shù)項(xiàng)的影響，并對(duì)其影響進(jìn)行了定量描述。利用平方根阻抗比方法對(duì)軟基巖場(chǎng)地放大效應(yīng)進(jìn)行了分析，給出了場(chǎng)地特征參數(shù)?0和Z2.5對(duì)軟基巖場(chǎng)地放大的影響函數(shù)。
　　5.綜合各區(qū)域性特征參數(shù)對(duì)衰減關(guān)系的影響，給出了一個(gè)考慮不同區(qū)域震源特性差異性、地殼特征差異性、局部場(chǎng)地差異的區(qū)域性差異的衰減關(guān)系區(qū)域差異性模型。利用區(qū)域差異性模型，對(duì)各特征參數(shù)的差異對(duì)區(qū)域性差異的影響，以及特征參數(shù)的不確定性所導(dǎo)致的地震動(dòng)衰減關(guān)系在區(qū)域內(nèi)的變

7、異性和區(qū)域性差異的相對(duì)關(guān)系進(jìn)行了了討論。
　　6.應(yīng)用本文建立的區(qū)域差異性模型，確定了不同區(qū)域之間的區(qū)域性差異修正公式，運(yùn)用修正公式可以實(shí)現(xiàn)不同區(qū)域衰減關(guān)系的修正。利用實(shí)際觀測(cè)記錄和衰減關(guān)系對(duì)修正公式的正確性進(jìn)行了檢驗(yàn)。從與實(shí)際觀測(cè)記錄的比較來看，本文修正公式得到的衰減關(guān)系預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)際觀測(cè)記錄具有更高的符合度。根據(jù)不同參考區(qū)域修正得到的同一目標(biāo)區(qū)域的衰減模型具有較好的一致性。
　　7.采用本文修正方法對(duì)華東地區(qū)衰減關(guān)系的建