高速铁路地震预警P波与S波复合自动快速识别的理论方法与应用

基于我国高速铁路沿线路排列的原位地震监测网络所必需的单台站预警模式,提出适合高速铁路单台站快速准确地震预警的P波与S波复合自动快速识别的理论方法。首先通过极化分析方法分离P波和S波;然后利用改进的短时窗信号平均值与长时窗信号平均值之比的方法初步确定P波与S波的到时范围;最后通过改良的基于高阶统计量的赤池信息量准则算法推导P波与S波的精确到时。整理和分析具有代表性的2008年汶川Ms8.0级地震的主震及余震记录1 548条,以此对该理论方法进行综合验证。通过计算震相拾取率与偏差可知,与既有的方法相比,该理论方法可以实时、准确、快速、有效地对具有复杂的震源、传播路径以及场地效应的地震进行预警,能够满足高速铁路单台站地震预警的严格要求。

高速铁路地震预警线路场地地震动快速准确预测方法

基于我国高速铁路地震预警采用沿线路排列的原位地震监测网络所必需的单台站预警模式,研究提出适合高速铁路单台站的快速、准确进行高铁线路场地地震动预测的方法。选择3s初始P波的谱强度、位移幅值和速度平方积分作为预测地震动的特征参数,应用2008年汶川Ms8.0级地震的余震记录,建立这3个特征参数与待预测的3个地震动参数(峰值加速度、峰值速度和谱强度)之间的拟合关系,进而推导得到3个地震动参数的预测公式。对比结果表明,基于3s初始P波的谱强度预测地震动峰值加速度的方法更适合于我国高速铁路线路场地的地震预警。针对汶川地震这样主震级别大的地震,通过在地震动参数预测公式中引入放大系数,对特征参数进行提前修正,从而对大地震的后续地震动也能够快速、准确地预测,缓解了预测大震级地震动时出现的"低估现象"。

高速铁路地震预警震级快速准确预测方法

基于我国高速铁路沿线路排列的原位地震监测网络所必需的单台站预警模式,研究提出基于位移平方积分的地震震级预测方法,并与具有代表性的基于平均周期和基于位移幅值的地震震级预测方法进行比较。应用2008年汶川Ms8.0级地震的记录数据,分别推导基于位移平方积分、平均周期和位移幅值这3个特征参数的地震震级预测公式;对比3个公式的预测结果可知,基于位移平方积分的地震震级预测方法预测的震级偏差的标准差最小。通过对地震数据进行频域特性解析,拟合分析3s初始P波谱强度的对数与预测震级偏差之间的相关性,进而提出对震级偏差进行有效修正的方法,修正后的预测方法能够缓解预测大地震时出现的震级"饱和"现象,提高震级的预测精度。提出的基于位移平方积分的地震震级预测公式与修正方法可以实时、准确、快速、有效地预测复杂震源的地震震级,能够满足高速铁路单台站地震预警的严格要求。