基于HHT的典型红土区地脉动特性与场地特征关联性研究

对典型红土场地开展系统的地脉动测试,基于希尔伯特-黄变换(Hilbert-Huang transform, HHT)中的经验模态分解(empirical mode decomposition, EMD)从测试信号中分解出场地有效地脉动信号,对其进行快速傅里叶变换(fast Fourier transform, FFT)和Hilbert变换,产生功率谱曲线和Hilbert边际谱曲线,以确定场地卓越周期,进而探索与直接傅氏法和H/V谱比法不同的场地特征参数判别方法。目标场地的有效地脉动信号为EMD分解后的第4个本征模态函数(4th intrinsic mode function, IMF4),对各个测点的IMF4进行FFT和Hilbert变换,获取的地脉动卓越周期水平向在0.20~0.36 s,垂直向在0.23~0.39 s,结果表明,基于HHT的地脉动测试法来确定场地类别、划分场地岩土类型,与场地钻孔分析结果一致性高,关联性强。

基于地脉动H/V谱比法的红土场地卓越周期

为研究地脉动H/V谱比法在确定红土场地卓越周期中的适用性,对不同类别红土场地开展系统的地脉动测试。首先利用地脉动H/V谱比法中水平分量的不同组合方式处理地脉动测试数据,得到HVSR曲线;然后分析HVSR曲线,获取场地卓越周期,进而确定场地类别,划分场地岩土类型;最后结合钻孔勘探信息,验证了地脉动H/V谱比法在确定红土场地卓越周期中具有良好的适用性,且H/V谱比法中采用东西和南北向水平分量的矢量和组合方式可更加简便和准确地获取场地卓越周期。

汶川Ms 8.0大震前特征地脉动与台风差异分析

文章利用我国15个宽频带数字台网记录的连续波形资料,分析了汶川8级特大地震震前地脉动波形。对比震前1~2天的周期变化,发现了几种低频特征地脉动波形,分别为:特征地脉动(I) (3~6秒)、特征地脉动(II) (20~30秒)、特征地脉动(III) (30~50秒)。特征脉动波与其它天然小震、远震波形及台风引起的脉动波(7~10秒)相比,均有明显差异。针对特征脉动波进行了周期、波长及振幅的量取,计算分析后表明这些特征脉动波之间能量差别很大,其中特征地脉动(I)、(II)和(III)最大振幅分别为正常脉动波的10−2、10−9和10−23倍。将四川及周边主要台站震前2小时,相隔10分钟记录的特征脉动波在地图上标出后,表现为在震中附近随时空连续变化的波动异常现象,并于大地震发生前一分钟沿发震断层出现明显分界线。特征脉动波时空动态分析可能提供重要的震前信息。

地脉动在系舟山北麓断裂次级断裂探测中的应用

系舟山北麓断裂为1038年定襄71/4级地震的发震构造,在盆地内部可能存在一条或多条次级断裂,并有可能非常邻近忻州城区,使用地脉动方法对系舟山北麓断裂是否存在次级隐伏断裂进行探测。通过共振频率的横向变化以及基岩深度和频率的关系获得了约17个比较显著的断点位置,指示出系舟山山前存在三条比较显著的次级断裂,以及它们的断点位置、相对错距和相应的走向分布,为忻州市区防震减灾提供基础资料。

大型光机装置隔振地基的地脉动响应分析方法

大型光机装置隔振地基上的地脉动响应对装置的稳定性有重要影响。为了准确、快速地获得大型光机装置隔振地基的地脉动响应,建立了地脉动响应分析的频域方法。首先采用人工边界层方法模拟无限地基边界的影响,建立了神光装置隔振地基结构的有限元模型,并根据试验结果确定模型中岩土的材料参数及模型基础位置的地脉动载荷输入。再在频域空间基于模态叠加法进行基础随机激励的功率谱密度(power spectral density, PSD)分析,获得装置隔振地基上加速度PSD响应。最后将地基上的加速度响应计算结果与试验结果进行比较,计算PSD曲线与试验结果吻合良好,且均方根计算结果与试验结果的最大差别小于5%。计算与试验结果吻合较好验证了本文方法的正确性,相关方法为类似大型精密电子/光学装置厂房结构的隔振地基地脉动响应计算提供了理论基础。

2001年新疆昆仑山M_(S)8.1地震前地脉动参数异常变化

1研究背景。冯德益等(1994)研究发现,在中强地震发生前后地震波参数和地脉动参数都会有各种异常形态出现,且短周期地脉动参数异常可用于地震短期预报。李志雄等(2008)编制了海南数字地脉动参数处理系统,系统自动计算2005—2007年海南地震台网各个台站的地脉动参数,发现在海南及邻区显著地震前和地震活动活跃时地脉动参数有一定异常变化。

基岩表面地脉动谱比研究

目前,场地影响评价方法可以分为理论法和经验法。地脉动水平分量与竖向分量谱比法属经验法。这种方法将地脉动水平分量与竖向分量谱比的最大值对应的频率和幅值分别看作是观测场地的卓越频率和放大因子。虽然该法在国内外很多工程实例中得到了理想的结果。但由于这种方法建立过程中应用了许多假设,所以很多地震工程学家对这种方法持怀疑态度。本文讨论了基岩地脉动水平分量与竖向分量谱比为 1 这一假定的合理性。并采用泊松弹性半空间模型,应用概率分析方法考虑地脉动的随机性,推导了地下体波斜入射弹性半空间自由表面形成地脉动的水平分量与竖向分量谱比表达式。通过计算论证体波斜入射泊松弹性半空间形成的地脉动水平分量与竖向分量谱比特性。结果表明:当地脉动主要成分为体波时,基岩表面地脉动水平分量与竖向分量谱比接近于 1;当地脉动主要成分为面波时,基岩表面地脉动水平分量与竖向分量谱比介于 0.54～0.79 之间。对泊松基岩,该比值是 0.68。

凸显地脉还是诠释文脉——根脉诉求与购买目的对地理标志农产品偏好的影响

农产品的自然环境和历史文化等根脉资源对于开发地理标志农产品的品牌价值具有重要意义。如何利用这些根脉资源,是地理标志相关主体十分关心的问题。本研究将根脉划分为地脉和文脉,基于品牌真实性理论和解释水平理论,探讨在“为自己购买”与“为他人购买”这两个不同的目的情境下,消费者对地理标志农产品根脉诉求的偏好差异及其产生机制。本研究通过三个实验发现:为自己购买的消费者更偏好地脉诉求(vs.文脉诉求)农产品,为他人购买的消费者更偏好文脉诉求(vs.地脉诉求)农产品;其次,在消费者为自己购买的条件下,感知自然性中介根脉诉求对消费者购买意愿的影响;在消费者为他人购买的条件下,感知传承性中介根脉诉求对消费者购买意愿的影响。本研究不仅丰富了农产品消费行为和品牌诉求的相关研究,还为地理标志农产品的品牌定位和品牌与顾客的沟通提供了实践启示。

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。

基于地脉动谱比的龙头山集镇局部场地特征分析

地脉动法已被广泛应用于场地特征分析,本文依据鲁甸龙头山集镇老行政机关办公区、老街区及骡马口村区三个震害严重区域的场地特征地脉动,并结合各区内建筑结构特点和局部场地效应分析了龙头山集镇场地特征对震害的影响,结果表明:各测试区具有显著的场地放大效应,且存在方向性差异;参考点谱比法与H/V谱比法虽有一定差异,但两方法的优势频带基本吻合;老行政机关办公区和老街区的建筑多为砖混结构,其震害较重是由其场地显著的放大效应及共振效应共同作用引起的;老街区与骡马口村区的土木与土石结构震害较重主要是由场地放大效应引起的。

2020年山东长清M4.1地震前DF地脉动信号的变化特征

地震前重力仪可能记录到与震源有关的高频扰动信号。2020年2月18日山东长清发生M4.1地震,距离震中约52 km的泰安站PET重力仪记录数据在震前5 d出现能量增强、 DF地脉动垂直位移增大(0.13×10^(-6)m)的现象。为了厘清该现象与长清地震的关系,本文首先对2020年2月的重力数据进行0~0.5 Hz频段的时频分析并计算了DF脉动信号垂直位移,得到结果与地震背景噪声能量辐射的全球模型(ASSM)同步;在排除台风影响,对比分析嘉祥台重力数据和泰安站JCZ-1地震计垂直向速度记录数据,同时结合芝罘海洋观测站数据,判定该信号源自海浪激发的脉动信号。泰安站重力仪DF地脉动垂直位移均方差作为预测指标的R值检验,结果表明该DF信号的增强不符合异常识别指标,与2020年长清M4.1地震无关。本文对重力数据变化的分析方法和流程,以及对造成数据变化信号源的判定方法和思路,为重力仪观测数据的异常识别和判定提供了参考,可应用于相关地震分析预报工作。

地脉动水平/竖向谱比表征地震动场地效应的有效性及其修正

近年来,地脉动水平/竖向谱比法广泛应用于获取场地卓越频率工作中,但在指示地震动放大系数方面是偏小的。利用KiK-net台网403个台站共21万余组数据,通过对比分析地脉动水平/竖向谱比MHVR和地震动水平/竖向谱比EHVR,发现二者的谱形和峰值频率基本一致,但幅值存在差异。根据MHVR谱形将场地分为6类,建立将MHVR修正为EHVR的经验方法。当MHVR有可解释的峰值时,实测EHVR和修正后MHVR预测值一致性提高。地震动峰值加速度在40 cm/s^(2)以下时,EHVR受场地非线性的影响较小,利用MHVR及其修正方法可有效估计EHVR。

震前蒙城地震台地脉动噪声的特征

对本台数字化地震观测以来记录到的典型地震,运用数字地震信号处理方法,测算每个抽选地震震前一分钟地脉动信号在时间域和频率域的特征数据,通过频谱分析法,获得了震前地脉动噪声频谱的差异性。初步研究了典型地震震前地脉动频谱变化的特征和规律,共归纳了18类震前地脉动噪声类型,按照无震平静分钟值脉动频谱特征类比典型地震震前分钟值频谱的异样变化,发现正常与异常的地脉动噪声特征,最主要的还是受震级强度和地理位置的影响较大。临震前地脉动分钟值频谱特征异常,可用于震前脉动前兆异常变化跟踪,从而利用地脉动频谱的特征参量监测地震孕育过程,为地震中长期及短临预报提供依据。

沧海何曾断地脉——看琼州海峡的历史变迁

在广东雷州半岛与海南岛之间,横亘着中国第三大海峡—琼州海峡。琼州海峡西接北部湾,东连南海北部,是沟通海南与广东的海上大动脉,也是我国“一带一路”的重要海上交通集散地。今天,数以万计的货物和旅客通过琼州海峡往来于海南与内陆之间,却很少有人知道,雷州半岛和海南岛原本是相连的。

地脉动机制分析方法研究

本文首先回顾了地脉动波场分析方法的发展历史和以往研究地脉动机制的几种方法。然后依据作者对基岩地脉动水平分量与竖向分量谱比的理论分析结果,结合地脉动记录的运动学和动力学特征,提出了判定地脉动波场性质的形态法,轨迹法和基岩地脉动谱比法,并用实际地脉动观测记录对这３种方法进行了验证。

工程场地条件评定中的地脉动研究

为了研究开发更经济、更简便的场地动力特性探测方法，本文简要地回顾了工程场地条件评定中地脉动研究的演进，概述了地脉动观测技术的发展，循着地脉动分析方法的演进历程，叙述了谱和谱比分析方法、利用地脉动频散曲线反演场地速度构造的研究，讨论了各种分析方法的依据和适用条件，指出了目前存在的问题，并探讨了可能的改进途径。

地脉动在福州市区地基土层场地评价中的应用

根据实际观测资料研究了福州市区的地脉动特征以及地脉动频谱特性与场地有关参数之间的关系。结果表明,地脉动的频谱特性能够反映覆盖层厚度和地基土刚度的变化;可以通过研究场地地脉动的特性来评价研究区岩土的动力特性;可以通过建立场地土覆盖层厚度、剪切波速与地脉动卓越周期之间的相关关系,揭示它们的内在规律。

汶川地震前地脉动信号的单台法研究

汶川地震前,我国及周边地区地震台站记录的地脉动信号显著增强,对这段时期内的地脉动信号进行频谱分析发现,它们的能量主要集中在0.20Hz附近.通过单台法对该频段信号进行定向,发现多个大陆和海岛台站记录的地脉动信号来源方向均指向我国东部海域,且方向变化与同期的威马逊台风路径保持很好的一致性.结合已有的地脉动信号强度随与台风中心距离增加而衰减的研究,我们认为汶川地震前的地脉动信号增强是由台风引起,而不是汶川地震的前兆.

地脉动观测台阵定位误差影响的仿真研究

为研究地脉动观测台阵中观测点之间的定位误差带来的影响，计算了在两种瑞利波频散模型、3种不同的圆周半径以及19种观测位置等多种情况下由6种定位误差引起的瑞利波相速度相对误差，结果表明：由于圆周上观测点数目有限，在不存在定位误差时，相速度误差也是存在的，随观测点位置的不同，相速度相对误差存在差异，其最大值约为最小值的3倍。减除这种由于圆周上观测点数目限制带来的误差因素之后发现：当定位误差小于1％时，定位误差的影响不是很明显；在定位误差为1％时，其引起的相速度相对误差为0．4％左右；定位误差为1％～10％时，其引起的相速度相对误差随定位误差的增大近似成比例地上升，比例因子为2．5左右。

利用地脉动确定地基自振频率

本文根据实测资料和理论分析，研究了地脉动信号的平稳性、方向性及其频谱形状与地基传递函数之间的关系。在此基础上，提出了利用地脉动信号确定地基自振频率的方法。该方法能从整体上把握地基的自振特性，且测试简便、成本低、具有较大的工程应用价值。