考虑建筑群-沉积盆地动力相互作用的建筑群震害评估方法

我国大量城镇位于沉积盆地,沉积盆地对地震动具有显著的幅值放大和持时增长效应,同时沉积盆地与建筑群间的动力相互作用将导致地震动空间重分布。针对此问题,本文提出了一种考虑建筑群-沉积盆地动力相互作用的建筑群震害评估方法:首先,以剪切层模型、弯剪耦合模型等简化力学模型模拟建筑结构,计算建筑群-沉积盆地动力相互作用,获得建筑群的基础顶面地震动;然后,基于精细化有限元模型分析典型单体建筑的地震易损性;最后,结合所求建筑群元模型模拟建筑结构时,上部建筑对基础顶面地震动的影响具有等?效?性,因此所建方法适用于考虑建筑群-沉积盆地动力相互作用的建筑群震害评估;建筑群-沉积盆地动力相互作用主要导致盆地内地表地震动峰值降低,但局部位置会在盆地效应基础上产生附加放大效应;建筑群-沉积盆地动力相互作用导致不同地表点地震动加速度反应谱峰值相差3倍,同时放大邻近建筑出现相同等级震害的概率差异,所分析算例中,在是否考虑建筑群-沉积盆地动力相互作用的情况下,邻近四栋相同框架结构发生中等损坏的概率范围分别为66%—92%和87%—93%,此结果与实际震害中建筑结构交替破坏的现象一致。

P波入射下山体-隔震层-隧道的整体响应分析

采用高精度间接边界元方法(IBEM)开展了山体-隔震层-隧道的整体响应分析,研究了P波入射下柔性隔震层对高斯形山体内双线隧道地震动响应的减弱作用。在隔震层与围岩之间考虑了碎土的错动滑移,以模拟不完美交界面,并系统讨论了隔震层弹性模量、厚度、P波入射频率等因素对隧道地震动响应的影响。数值模拟结果表明:适当增加隔震层厚度可以显著降低隧道应力,有效提升隔震效果,应力降低幅度约达50%以上,且使得结构受力更为均匀;随着隔震层材料的弹性模量减小,隧道动应力数值明显减小,有效减少了其应力放大区的面积,从而有效避免因地震而导致的衬砌裂缝。

基于可解释随机森林的场地放大系数估算方法研究

场地放大系数(F_(pga))是反映地震动峰值在不同地区的差异,也是评估地震动影响范围的关键参数。F_(pga)的估算采用单一参数,靠经验选取,估算结果存在较强的主观性。为此,选取KiK-net台网40个台站的地震记录,基于随机森林算法提出一种综合多参数的F_(pga)估算方法,且可解释各参数对F_(pga)估算的影响。所提估算方法以震级、震中距、震源深度、震源距、覆盖层厚度h、场地周期T、等效剪切波速(V_(SE)、V_(S30)、V_(S20)、V_(S10))作为输入,F_(pga)为输出。结果表明:预测F_(pga)的相关系数为0.84,误差均值为0.01;震中距、震源深度、震源距对F_(pga)估算呈正相关,震级、h、T、V_(SE)、V_(S30)、V_(S20)、V_(S10)对F_(pga)估算呈负相关,其中T和h对模型的影响最大。该模型可有效预测场地放大效应。

2022年9月5日四川泸定M_(S)6.8地震序列时空演化特征

依据中国地震台网中心提供的2022年9月5日至2023年9月5日期间的地震目录,采用双差定位方法(hypoDD)对2022年9月5日四川省甘孜州泸定M_(S)6.8地震余震进行分时段精定位,分别从时间和空间2个角度来对比分析不同时段的余震时空分布特征。结果显示:地震序列在时序上显示泸定地震为主-余型地震,余震深度随时间逐渐加深,表明该区域构造仍然活跃;在空间上显示泸定地震为双侧破裂且具有共轭断裂,表明鲜水河断裂带两侧介质属性相差不大且该区域的构造应力场复杂;地震序列中早期余震的触发机制为震后余滑模式,后期余震的触发机制为流体扩散模式。

昭通巡龙强夯土非天然地震记录特征及识别研究

通过分析昭通巡龙2022年11月—2023年5月多次重型地面平整机施工和小震级天然地震事件的记录特征及差异后认为:昭通巡龙强夯土事件的P波初动向下、持续时间短、衰减快、P波与S波最大振幅小于天然地震,强夯土事件波形记录的频谱特征与天然地震差异较大,天然地震P波与S波震相明显,强夯土事件震相不明显。可以利用Pg/Sg谱比、交叉Pg/Sg谱比实现强夯土非天然地震和天然地震事件的分类识别。分类结果表明:当频率大于5 Hz时,Pg/Sg谱比判据基本实现天然地震和强夯土事件分类;交叉Pg/Sg谱比判据对应的分类识别正确率为天然地震事件91.3%,强夯土事件90.7%。交叉Pg/Sg谱比判据比单一频带谱比判据能更好地反映天然地震和强夯土事件的特征差异。

冀南地区速度结构层析成像分析

克拉通的破坏是地球物理学家重点研究的对象之一。经由中国地震台网查询得知,近年来冀南地区中小地震相较以往频繁发生,为了探查冀南地区地壳结构不稳定的原因,本文基于中国地震台网记录到的P波到时资料,对研究区的地震进行精定位,并利用P波的震相数据对地壳速度结构进行双差层析成像:发现精定位后的震源主要分布在地壳5~15 km深度,主要集中在断层附近;在速度结构方面,地震走时残差均方根的总体均值由0.81 s下降至0.36 s,地震更容易发生在高速区的边缘过渡带上;在邯郸和邢台等地区的壳幔结合处存在低速异常区,莫霍面和上地幔可能受到岩浆等热流物质上涌,侵入地壳,发生化学反应,导致岩石圈的减薄破坏,致使地壳结构趋于不稳定状态,进而对浅层地震的孕育创造了有利条件。

利用剖面浅析吴忠—灵武地区Q值分布

基于层析成像方法,利用宁夏测震台网中心提供的2009年1月至2021年12月的地震波形数据,对吴忠—灵武地区P波三维Q值在4个剖面的分布特征进行了分析,并通过Q值在纵向和横向的变化,讨论其与断裂分布的关系,探讨孕震可能性。

基于密集台阵的东濮凹陷中北段浅层速度结构

文中利用布设在东濮凹陷中北段由412个台站组成的密集台阵记录的数据,基于噪声成像技术获得了研究区0~3.5km的三维S波速度模型,所得结果显示速度结构特征与断裂的形态展布特征具有较强的关联性。主要得到的认识包括:1)东濮凹陷中北段呈低速,两侧的内黄隆起和鲁西隆起为高速特征,隆起和凹陷的速度差异至少持续到3.5km深度处。2)东濮凹陷和鲁西隆起高、低速的分界位置与兰聊断裂一致。3)在1~3.5km深度处,东濮凹陷中北段表现出了明显的低速特征,说明古近纪兰聊断裂的活动强烈,影响了东濮凹陷中北段的沉积特征;在0~1km深度处,凹陷和隆起的速度差异减小,说明兰聊断裂在新近纪和第四纪的活动变弱,该时期的沉积构造受兰聊断裂的影响减小。

考虑道间时差相位的瑞雷波波速成像方法研究与应用

现有瑞雷波勘探数据处理方法存在道间距限制、施工量大、水平分辨率低等问题。为解决这些问题,引入道间时差相位概念,对计算出的相位差进行补偿,使道间距在不受限制条件下,计算出瑞雷波相速度。首先利用小波变换对地震原始信号进行去噪;然后利用道间时差相位在时间域截取瑞雷波,计算出相邻地震道的真实相位差,获取两道之间的相速度-深度频散曲线;最后结合多道瑞雷波频散曲线,得到相速度-深度成像图。将本方法应用于工程勘察中的薄板状地质体探测,能准确反映探测目标空间分布位置。相对传统瑞雷波数据处理方法,本方法可突破道间距限制,减小施工量,同时具更高的横向分辨率。

2022年1月8日青海门源M_(S)6.9地震破裂过程

基于近台强震波形数据可快速且稳定地反演地震破裂过程.利用国家地震烈度速报与预警工程实施过程中青海地区新建和改建的强震动观测台站的波形数据,基于迭代反褶积和叠加法(IDS)对2022年1月8日青海门源M_(S)6.9地震的震源破裂过程进行了反演.反演结果显示:破裂为自初始破裂点向ESE向扩展的单侧破裂,持续时间约为14 s(主要集中在2—8 s),最大滑动量为3.6 m,破裂长度约为20 km.破裂在纵向上自深部向浅部扩展,这与现场调查的地表破裂吻合.余震序列空间分布展示出显著的分段特征,预示了破裂区复杂的构造.

基于卷积神经网络的地震波形智能识别研究

随着世界上多个国家和地区的地震预警系统投入运行,误报和漏报等问题逐渐突显,特别是将标定以及强干扰波形误识别为大震事件,快速、精确地区分地震与其他波形是一个难题。针对于此,该研究提出了基于卷积神经网络地震波形智能识别方法。首先收集并处理了2012—2017年中国境内福建以及周边邻省共683个地震和478个爆破事件,并对这些样本筛选、截取和基线校正等预处理,共得到了27500条三通道波形。在此基础上,构建了3 s波形输入的卷积神经网络模型(SW-CNN)。结果表明:模型对地震、噪声、爆破和异常波形的识别率分别为97.9、99、99.2和99.3%。相比于人工手动分类识别,该模型更省时和更稳定,为地震预警目前所面临的问题提供了一个新的解决方法。

鄂尔多斯盆地苏里格气田苏5区块盒8段-山1段波形约束建模反演及模拟

为解决鄂尔多斯盆地苏里格气田苏5区块盒8段-山1段强非均质薄储层预测问题,提出了波形约束建模反演及模拟方法。寻找地震波形与沉积相、测井相之间的对应关系;建立测井曲线-地震波形间的井震关联数据库,在地震波形约束下构建初始模型;以此为基础开展速度反演、伽马模拟。波形约束建模应用于地震反演可以起到良好的相控作用,提高了反演分辨率和预测精度,可更好适应强非均质薄砂体预测需求。

2022年9月5日泸定M_(S)6.8地震震源机制和辐射能量测定

中国地震台网(2022)测定2022年9月5日12时52分四川泸定县(29.59°N, 102.08°E)发生M_(S)6.8地震,震源深度为16 km。本次地震震中位于鲜水河断裂带(徐泰然等,2022),该断裂带北起甘孜东谷附近,向南经过炉霍、道孚、康定一线,至石棉县安顺场一带逐渐消失,全长约350 km,总体走向320°—330°,呈略向北凸出的弧形,与甘孜—玉树断裂共同构成川滇地块的北边界和巴颜喀拉地块的西南边界。鲜水河断裂带作为中国西南山区现今活动强烈的大型左旋走滑断裂带,具有规模大、活动强、地震频度高等特点(陈桂华等,2008)。

基于多台站的接收函数和重力联合反演确定莫霍面起伏和地壳平均波速比

地壳厚度和波速比是研究地壳结构和组分的两个重要参数,可为区域构造研究提供重要约束。接收函数被广泛地用于确定地壳厚度和波速比,例如H-κ方法或H-κ-c方法,但是该方法只能确定台站下方的地壳厚度和速度比,当地震台站分布稀疏时,很难约束台站间的横向不均匀性。另一方面,重力数据也可用于莫霍面的起伏变化研究,它在横向上覆盖很好,有较高的分辨率,但在纵向上分辨率相对较低。为此,本研究提出了一种联合反演算法求解莫霍面深度和地壳波速比参数。联合反演算法综合考虑了接收函数在纵向上的较高分辨率和重力数据在横向上的较高分辨率,同时拟合区域内所有台站上的接收函数和区域重力数据。模型测试表明联合反演算法较单一的接收函数反演更精确,特别是对于地壳厚度的确定。

台风黑格比和巴威对地脉动的影响

台风引起的海浪通常可加强地脉动能量,而地脉动的激发机制和噪声源位置存在一定争议。通过计算沿海和内陆的7个宽频带地震台站2020年7月1日—9月1日连续波形数据的功率谱密度并对连续波型数据进行极化分析,定量讨论台风期间不同频段的功率谱密度值变化,研究佘山台、大洋山台、横湖台、天平山台和秦皇山台的噪声源方向分布。结果表明:台风黑格比和巴威明显加强了双频地脉动功率谱密度值,尤其对于长周期双频地脉动的加强作用更为显著,对于单频地脉动及≥20 s周期地脉动的影响则相对不显著;佘山台、大洋山台、秦皇山台、天平山台和横湖台记录的短周期双频地脉动可能是邻近海域不同噪声源起主导作用;长周期双频地脉动的噪声源方向一致性较好,指向南南西方向,可能受到南海海域或者更南边的源区的影响,而单频地脉动则主要受到海岸线上不同噪声源的影响。

基于正交贴体网格的VTI介质地震波数值模拟

为了解决规则网格有限差分法在处理起伏地表自由边界条件时需进行复杂坐标转换和插值运算的问题,以及对起伏地表进行阶梯状离散近似所产生的虚假散射波问题,将计算流体力学中的正交贴体网格生成技术引入到起伏地表下VTI介质的网格剖分中,采用基于同位网格的DRP/opt MacCormack有限差分法模拟起伏地表下VTI介质中的地震波场。网格的正交性使实施自由边界条件时无需做复杂的坐标转换和插值运算。数值算例表明,本文提出的网格剖分法能够有效消除阶梯状网格产生的虚假散射波,从而提高起伏地表下VTI介质地震波数值模拟精度。

主动源海底地震仪记录数据的时间问题及原因分析

简要概括了国产主动源海底地震仪(OBS)数据处理中常见的时间异常现象,以OBS2020-1测线的实际处理为主并结合了OBS处理中对数据异常校正取得的部分进展为实例,通过检查数据记录格式、计算相邻数据文件间的时间差、对比不同处理方法所得剖面、分析初始时间和采样时间是否异常、使用数据重采样等手段,对OBS时间异常问题进行了分类处理和校正。分析显示,国产OBS在数据记录中普遍存在的时间问题大部分均能解决,通过本文提供的方法可以避免处理不当所导致的OBS地震剖面出现同相轴“断阶”、“倾斜”,甚至“缺失”等现象,确保了有效震相的完整性,有效解决了OBS数据时间异常问题,提高了数据的质量和利用率,为后续开展走时层析成像奠定了良好的基础,并为今后主动源OBS数据处理流程和方法提供了借鉴。

基于模式和广义射线理论研究水平层状介质中面波模式的接触现象

在近地表面波勘探中,尤其对于典型沉积盆地的探测,基于观测数据得到的频率-相速度域的能谱中,通常可以观察到基阶和一阶模式的模式接触现象(Mode-kissing)。基于模式理论,频率域中面波模式对应由频散方程的根给出的一系列极点。基于广义射线理论,时空域的多径,造成了频率域中的多模。本文结合广义射线理论和简正模理论研究广义射线理论中P极和S极两个表面波极点贡献对频散曲线的影响,解释实际观测的模式接触现象。基于两层介质模型,分析下层半空间S波速度β^((2))变化时,随P极点在复射线参数平面变化,引起的基阶和一阶模式的频散曲线、本征位移和质点偏振的变化特征。研究发现,模式接触现象出现在复射线参数平面内,P极越过1/β^((2))表示的支点,基本进入简正模区域时。与该极点对应的一阶露能模式,其地表质点轨迹为顺进椭圆,但本征位移随深度的变换表现出经典表面波特征,能量主要集中在地表。

基于拉普拉斯变换构建校正窄频速度记录的传递函数

受窄频地震仪平坦响应范围影响,窄频速度记录存在低频成分失真问题,导致地震记录可用范围受限。针对此问题,本文推导基于拉普拉斯变换和双线性变换的传递函数,实现由窄频地震记录向宽频地震记录的校正,并以日本Hi-net速度记录为例进行验证,将校正后的速度记录与同台KiK-net加速度积分所得的速度记录予以对比。结果显示,原始速度记录在低频处存在失真,而校正后的波形与KiK-net加速度积分速度记录波形一致,这表明改进的传递函数能有效地解决原速度记录中的低频成分失真问题,有效地拓宽了低频可使用范围,而且相较于Nakata校正速度记录方法,以本文给出的传递函数校正的速度记录在振幅和波形等方面的精度更高。

基于短周期密集地震台阵观测的空间自相关法及其在粤港澳大湾区的应用

基于空间自相关法从粤港澳大湾区短周期密集台阵的21个观测点记录的微动信号中提取了瑞雷波频散曲线,并反演得到了广州市番禺区内布设的台阵下方1 km深度范围内的浅层S波速度结构。结果显示:台阵下方0.25 km深度以内的速度明显偏低,介于1.17 km/s到1.59 km/s之间;0.25—1 km深度之间的速度平稳增加至2.88 km/s,表明通过空间自相关法可以有效地获取观测台阵下方稳定可靠的浅层速度结构。因此短周期密集台阵技术与空间自相关法结合是在人口稠密的城市群地区进行地下浅层的精细结构探测的一种有效、经济、环保的手段,将在未来城市地区的浅层结构探测中发挥重要作用。