基于环境激励的厦门财富中心动力参数实测分析

为揭示环境激励下不同测点反映的模态信息情况,在厦门财富中心布置结构台阵获取环境激励下的结构振动响应。采用Welch平均周期图法获得功率谱密度(power spectral density,PSD)曲线,并在此基础上识别结构模态参数。比较不同测点的PSD曲线和模态识别结果,并与有限元结果进行对比。结果表明:1)结构基底、自由场地和基岩场地三个测点PSD曲线在0.1~1.0 Hz频段高度相似,该频段是由场地次级微地震引起的;不同之处在于结构基底测点PSD曲线Z向峰值是结构竖向基频,而自由场地峰值是场地基本频率。2)结构低楼层测点主要反映其测试方向上的模态频率,而高楼层测点能够反映多方向的模态频率。高楼层测点反映的模态信息更丰富,但易受到密集模态的影响。3)有限元结果与实测结果接近,表明有限元模型可以较好地反映结构的真实动力特性。

福建省地震台网预警能力评估

由于常用的均方根值法和噪声功率谱法不能消除不同传感器记录的噪声干扰,为提高噪声水平计算的准确度,本文选用最大概率峰值位移作为背景噪声评估指标。基于可靠的噪声数据,借鉴震级-最大距离监测能力法并考虑预警时效,提出了地震预警最小震级评估方法,系统评估福建三类传感器网及其融合网的地震预警最小震级和预警首报时间。结果表明:测震强震融合网的地震预警最小震级高于单测震网,但明显低于强震网;强震烈度计融合网与单烈度计网的结果相近;三网融合后95%区域的地震预警最小震级约为M_(L)3.2。由于烈度计网比测震和强震网密集,其预警首报时间最短;三网融合相对于单测震网或单强震网,其震后地震预警首报时间得到了明显缩短,预计95%区域的首报时间为4—6 s。本文研究为福建省的台网布局的优化和重点区域监测能力的提升提供了参考依据。

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。

土木工程施工中深基坑支护的施工技术

在现代化城市建设的不断推进下,国民对建筑物的功能性需求日益提升,自然也刺激了土木工程建设行业的飞速发展。高层建筑的数量越来越多,为提高高层建筑的建设质量,确保高层建筑的安全性,有关单位必须重点关注高层建筑施工技术的合理应用,加强现场质量控制,以保障工程质量。深基坑是土木工程建设中的基础项目,深基坑支护是其中尤为重要的一道工序。本文分析了当前在土木工程施工中常见的深基坑支护结构与类型,讨论了深基坑支护施工技术在应用中的难点及要点,最后介绍了土木工程中的几类深基坑施工技术。

地震噪声异常实时监测

本文以福建省85个测震台站2012年全年噪声资料中的垂直向记录作为研究对象,将噪声记录以每5min为单位进行分段,求出每小段的功率谱,应用概率分布函数方法绘出台站的PDF图,之后利用网格概率法确定出台站的高低噪声参照线。另外,以85个台站的PDF图为基础,将噪声异常分成缺数异常、低噪处异常、高噪处异常、中噪处异常等4类。依据4类异常的特征分别找出每一类异常的遴选方法,再将这4种挑选方法相结合形成地震噪声实时监测系统。选取福建省85个测震台站2013年7月份的噪声记录进行验证,结果表明:85个台站应用地震噪声实时监测系统识别出来的异常正确率都达到90%以上,遴选效果很好,可用于对台站噪声实时监测。

基于反向传播神经网络的闽台ML震级偏差分析与修正

选取我国台湾地区2012—2018年期间的浅源地震资料,将台湾气象局与福建地震台网中心测定的ML震级进行对比分析,得出两机构测定的震级之间的差异主要是受地震震级大小、震源深度、震源地理位置等因素的影响,并采用线性回归方法对两机构测定的ML之间的模型关系进行拟合。与此同时,引入反向传播神经网络技术对两机构测定震级之间的偏差进行预测训练,构建4-9-9-9-4的五层网络模型,利用2012—2017年台湾震例作为训练集进行学习训练,2018年数据作为测试集进行预测效果分析。测试结果表明,经过反向传播神经网络修正后,震级偏差较大改善,基本都控制在[-0.4,0.3]之内,预测效果优于传统的线性回归方法,特别是对多震、少震区域震例的修正效果更为显著,进一步验证了反向传播神经网络技术具有较强的非线性拟合能力和泛化能力。

台网噪声评估及其对气枪震源激发效果影响的研究

为了研究背景噪声对长江地学气枪主动源实验激发效果的影响,收集了240个台站激发前72小时的背景噪声数据及20个定点激发的叠加结果进行实验分析.先剔除异常台站,按照国标将台网噪声水平划分为高、中、低3个等级进行评估,从而研究气枪波形信噪比与台站背景噪声的关系.结果表明:(1)台站接收能力与背景噪声水平密切相关;(2)气枪信号的信噪比在一定范围内受背景噪声的影响大于距离衰减的影响;(3)长江马鞍山—安庆流域段不同定点激发的场地条件基本一致;(4)随气枪信号叠加次数的增加,低噪台站的信噪比增长速度快于中、高噪台站,若想获得同样的叠加效果,高噪台站需要的叠加次数远大于低噪台站.

基于卷积神经网络的地震震级测定研究

地震预警震级测定是地震预警系统最重要也是最困难的部分之一.本文提出了基于卷积神经网络的地震预警震级测定方法,将震级测定问题转化为震级分类问题,即将M_(L)>2.0的震级分成20个不同等级类别处理.收集了福建台网2012—2019年期间记录到福建、台湾海峡及台湾共1928个地震作为研究资料,经过台站记录截取、大震样本增强、标签制作、质量筛选等预处理共得到14644条三分向地震样本记录;构建了3 s波形输入的卷积神经网络震级预测模型,并用2012—2018年震例对模型进行训练,用2019年震例对模型进行测试.结果表明,单台震级偏差有85.6%可控制在±0.3以内,前三台平均的震级偏差有91.8%可控制在±0.3以内,其中震级较大偏差的事件多为缺乏历史样本.相较于传统方法,该模型测定的震级值更加稳定可靠,可为解决地震预警震级测定这一挑战性难题提供新的技术手段.

水库大容量气枪震源激发条件优化实验研究

通过人工拾取震相,统计记录台站数、台站最远观测距离、接收能量等3个参数,自主研发了最优工况处理软件来研判工况激发效果,并确定棉花滩水库最优工况为水深25m,枪阵沉放深度9m,枪阵尺寸7m×7m。对定点300次激发的每10次累计叠加结果进行分析后发现,叠加1090次时激发效果快速增强,100150次时缓慢增强,160240次时快速增强,250300次时缓慢增强,即随着叠加次数的增加,激发效果增强,传播距离和记录台数也逐步增加。

福建南一水库气枪震源实验激发效果最优分析与研究

气枪主动源探测实验需要获得信噪比较优的波形数据,因此实验前很有必要进行不同工况的激发实验。通过综合分析台站记录特征,寻找最优激发效果的工况条件,为后续定点激发奠定重要基础。本文在福建南一水库大容量气枪震源实验时通过单次激发分析、叠加分析、信噪比系数等方法综合研判工况激发效果,确定出最优工况,再利用台网噪声评估对得到的最优工况做进一步验证。结果表明:南一水库最优工况为:水深25m、枪阵沉放深度12 m、枪阵尺寸7 m×7 m。该最优工况激发时段未处在低噪声时刻,说明该工况的激发效果确为优越,结果较为可靠。

气枪信号振幅叠加方法研究

由于气枪震源信号较弱,容易受外界噪声或者地震等因素干扰,而使得其真实的振幅被掩盖。这些干扰记录若直接参与叠加容易导致振幅信息不可靠,也会影响叠加效果。为消除干扰影响,提出概率筛选和噪声模型筛选振幅叠加方法,以2018年6月在福建龙门滩水库和沙溪口水库的气枪实验数据为例,从剔除干扰的能力、波形形态、振幅值等方面说明两种方法的实际效果,并对比两者的优缺点。研究结果表明:①两种筛选方法均能有效去除异常干扰,经处理后的气枪信号的波形形态和最大振幅值与直接线性叠加基本一致;②对于固定台网台站,噪声频谱方法可方便确认台站的运行状态,及时筛除异常台站;③对于灵敏度等信息不详的流动台站,噪声模型筛选方法使用受限,而概率筛选方法简洁,适用性强。

气枪信号触发台站的自动快速识别

气枪震源是高度可重复的人工震源,在深部探测工作中应用广泛。以福建省地震局组织开展的水库气枪实验为研究对象,面向未来技术的发展,提出基于气枪激发波形的相关性计算,自动获取气枪信号触发台站情况,并绘制触发台站的分布图。对处理结果分析认为:该方法能快速准确识别触发台站,可迅速作出分布图,直观地反应气枪激发效果,较好地为实验现场实验条件的调整提供依据。

利用福建爆破实验记录检验华南速度模型

基于2010~2012年"福建及台湾海峡地壳深部结构陆海联合探测"项目中18次爆破实验的准确发震时间、发震位置所确定的多震相走时数据,进行爆破震相特征分析,采用华南速度模型对单纯型、Hyposat、Hypo2000及Locsat等4种定位方法进行比较,得出最优定位方法。利用14炮爆破记录反演得到的速度模型与华南速度模型作比较,结果表明,反演模型的上地壳厚度小于华南模型的,下地壳厚度大于华南模型的,上地壳速度与华南模型的相当,下地壳速度大于华南模型的。利用本研究的反演结果对其他4次爆破进行重新定位,定位精度明显提高。

基于水库气枪震源数据的频域水准比例因子反褶积方法分析

基于2016年福建南一水库气枪实验资料,利用频率域水准因子反褶积方法和互相关时延检测技术,研究水准比例因子及台站的背景噪声水平对反褶积计算结果的影响,并对反褶积法消除不同枪压引起的震源影响效果进行分析。结果表明:(1)水准比例因子越小,反褶积计算后的波形信噪比越小,当水准比例因子取值过小时,走时识别误差较大;(2)台站气枪记录的信噪比越大,走时识别精度越高,参考台记录的信噪比对结果的影响远大于远场台,当远场台记录的信噪比大于10时,走时误差一般小于6ms,而当参考台记录的信噪比为30左右时,走时误差可能达到20ms;(3)气枪震源差异较大时,频域水准反褶积方法去除震源效应的效果较好,而在震源差异较小时,可能引入方法误差。

测震台网实时波形数据质量自动监控

测震台网实时波形数据质量的好坏直接影响到地震预警与烈度速报系统的可靠性和准确性。如何确保测震台网波形异常能及时被检出是本文研究的目标。将历史高低噪声参照线作为异常判定标准,研发直观科学的台网运行自动监控系统,可为工作人员快速发现波形异常提供极大的便利。目前该系统已在福建台网中心进行在线测试运行。选取2015年9月台网实时运行情况进行统计,结果表明:85个台站波形异常自动检测正确率达到95.5%,能够满足目前台网运行维护的绝大部分需求,系统自动产出结果可为地震预警与烈度速报系统服务。

利用福建台网与全球其他台网计算台湾地震震源机制的对比研究

福建台网采用16个台湾台站记录的地震波形数据,选用适合台湾地区的地壳模型,通过CAP方法计算2018年2月台湾花莲海域4次6级以上地震的震源机制解。为验证计算结果的有效性和可靠性,将该计算结果分别与台湾中央气象局、美国地质调查局、GlobalCMT的结果进行对比研究,对比结果表明福建台网反演的震源机制解与全球其他台网的计算结果基本一致。通过本研究,进一步明确台湾区域构造动力学环境,也为福建台网日常化产出台湾地区地震震源机制解打下基础,还更加丰富福建台网对台湾地震的产品产出。

利用sPn震相测定台湾海峡M6.2地震震源深度

采用波形互相关技术获得Pn震相准确到时,然后应用滑动时窗相关法获取sPn与Pn震相的走时差,通过该走时差测定台湾海峡M6.2地震震源深度为14.7 km,并对测定的结果进行分析解释。对比本文计算结果与CAP方法的反演结果得出,本文研究方法更加方便、快捷、精确。

福建仙游M_L 5.0震群序列震源参数研究

应用2012年9月至2015年4月福建区域数字地震台网及边界线附近邻省共享数据台站记录的108个地震事件波形资料,首先采用Atkinson方法求得覆盖福建省较广的地壳平均地震波非弹性衰减,再用Moya方法求得98个台站的场地响应。在此基础上,精确测定得到了福建仙游M_L5.0震群序列M_L≥2.0的45个地震的震源参数,通过定标参数间关系的研究,表明:地震矩M_0随震级M_L的增大而增大,两者之间存在较好的线性关系,统计关系为log M_O=1.06×M_L+9.9;震源半径与震级之间的关系式为:r=112.7×M_L-152.8;拐角频率总体随着震级的增大而变小,线性关系为:f=-3.2×M_L+17.7;应力降随震级的增大总体变大,关系式为:Δσ=1.52×M_L-3.28。

地震台站噪声水平定量评估及其在气枪源探测中的应用

对福建气枪源探测实验中所接入315个实时传输台站分1~10 Hz、0.1~1 Hz、10~60 s 3个频段进行台网噪声水平评估研究。统计240个小时的背景噪声记录,得到各台站的噪声水平MODE线,再利用本文提出的全球新高低噪声模型线与MODE线所占面积比来量化台网噪声水平,根据不同色标将台网噪声水平划分为十个等级进行评估,评选出优质台站。进一步研究背景噪声对气枪激发效果的影响,验证了台站接收能力与背景噪声密切相关,分析了不同台基(固定、加密、流动、海底)环境噪声水平的影响,得出环境噪声水平由低到高分别为固定台、加密台、流动台、海底台。通过台网噪声评估能有效提高气枪震源信号的检测能力,也为优质台站重点维护提供重要参考。

地震预警在广西北流M_S5.2地震中的实践与应用

为实现广西区域地震预警需求,广西壮族自治区地震局在2016年部署了福建省地震局研发的地震预警系统。目前,地震预警系统运行正常,多次实现了针对广西地区的地震预警。针对2019年10月12日广西北流5.2级地震的预警事件,对预警系统各主要环节进行检验和效果评估。结果显示:在台网平均台间距25 km左右及波形数据延时约4 s的条件下,与正式报相比,地震预警系统首报发布时间距离首台触发用时10.2 s,其中等待触发时间3.1 s,震后12.0 s,震中距离偏差18.5 km,预警震级偏差0.3;终报震中距离偏差4.4 km,预警震级偏差0.2。结果表明,地震预警系统在广西北流5.2级地震预警事件处理上具备较好的时效性和准确性,具备了一定的预警能力。