水平向基巖強地面運動參數(shù)衰減關(guān)系研究

肖 亮

（中國地震局地球物理研究所，北京100081）

水平向基巖強地面運動參數(shù)衰減關(guān)系研究

肖 亮

（中國地震局地球物理研究所，北京100081）

本文建立了我國新的水平向基巖分區(qū)地震動參數(shù)衰減關(guān)系（加速度、速度峰值，反應(yīng)譜平臺高度值，5%阻尼比加速度反應(yīng)譜，時程強度包絡(luò)函數(shù)），適用震級范圍為MS5.0～8.0，距離0～200 km，周期T＝0.04～6 s。

強震資料方面，主要使用了美國NGA強震數(shù)據(jù)庫提供的美國西部地區(qū)水平向基巖場地的數(shù)字化強震記錄及相關(guān)參數(shù)，在國內(nèi)使用了包含汶川地震資料在內(nèi)的部分未丟頭的基巖強震記錄；烈度資料部分，主要使用的是中國各分區(qū)的烈度等震線資料，包含1991年之后新搜集整理的資料與中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖（1990）使用的烈度資料。

在參數(shù)選擇上，采用了適合于我國工程應(yīng)用的面波震級作為震級參數(shù)，選用震中距與斷層投影距兩套距離參數(shù)，分別建立了相應(yīng)的衰減關(guān)系。在模型選擇上，提出了如下式所示的新的模型：

當(dāng)M＜6.5時

當(dāng)M≥6.5時

新模型采用分段線性函數(shù)與近場飽和因子相結(jié)合的方式對大震近場飽和效應(yīng)進行反映。同時，在回歸時對截尾效應(yīng)的系統(tǒng)性影響進行了修正。

將美國西部地區(qū)作為參考地區(qū)，選用NGA數(shù)據(jù)庫中美國西部地區(qū)（地震活躍地區(qū)淺層地震）的數(shù)據(jù)，共計304條水平向記錄，應(yīng)用新的分步回歸法建立了美國西部水平向基巖地震動參數(shù)衰減關(guān)系（加速度、速度峰值，反應(yīng)譜平臺高度值，5%阻尼比加速度反應(yīng)譜，時程強度包絡(luò)函數(shù)）。使用中線映射原則的轉(zhuǎn)換方法對其進行修正，將我國部分基巖強震資料作為補充一同回歸，建立了我國分區(qū)地震動參數(shù)衰減關(guān)系。

在本文工作中，得到了以下主要成果與認識：

（1）提出一種新的分步回歸法應(yīng)用于衰減關(guān)系回歸，對震級-距離耦合效應(yīng)進行解耦，降低回歸參數(shù)不確定性；進行距離衰減項系數(shù)回歸時，采用統(tǒng)計平均的方法，降低數(shù)據(jù)分布離散性、不均一性對整體結(jié)果的影響；使用截止距離對截尾效應(yīng)引發(fā)的距離衰減率與近場地震動外推結(jié)果的系統(tǒng)性影響進行了修正。

（2）基于美國NGA強震數(shù)據(jù)庫的資料，回歸建立了美國西部水平向基巖地震動參數(shù)（加速度、速度峰值，反應(yīng)譜平臺高度值，5%阻尼比加速度反應(yīng)譜）衰減關(guān)系。新的衰減關(guān)系包含震中距與斷層投影距兩套距離參數(shù)模型，適用震級范圍為MS5.0～8.0，距離0～200 km，反應(yīng)譜周期為T＝0.04～6 s。采用目前國內(nèi)普遍使用的強度包絡(luò)函數(shù)模型，通過統(tǒng)計回歸建立了美國西部水平向基巖場地包絡(luò)函數(shù)衰減關(guān)系。

（3）綜合考慮我國不同地區(qū)的分區(qū)特征，從烈度衰減關(guān)系的角度，對我國地震動衰減關(guān)系的分區(qū)進行了劃分，建立了新的分區(qū)地震烈度衰減關(guān)系，提供轉(zhuǎn)換方法使用。

（4）提出一種新的中線映射法則，用于避免近場轉(zhuǎn)換構(gòu)造地震動數(shù)據(jù)點的偏離。選擇美國西部作為參考區(qū)，用轉(zhuǎn)換方法一同回歸，得到我國分區(qū)地震動參數(shù)衰減關(guān)系（加速度、速度峰值，反應(yīng)譜平臺高度值，5%阻尼比加速度反應(yīng)譜），適用震級范圍為MS5.0～8.0，距離為0～200 km，反應(yīng)譜周期為T＝0.04～6 s。使用轉(zhuǎn)換方法時，還加入了部分國內(nèi)強震數(shù)據(jù)一同回歸，使轉(zhuǎn)換結(jié)果更加合理。

（5）平臺挑選法得到的平臺高度值與峰值加速度PGA相近，離散性小，隨震級、距離變化較為平穩(wěn)。本文提出的新模型，采用分段線性函數(shù)作為震級項，采用包含隨震級指數(shù)增長的近場飽和因子的距離衰減項，可以較好地考慮大震近場震級、距離飽和效應(yīng)，在高震級部分無需通過飽和震級進行約束。與傳統(tǒng)的二次項形式模型相比，新模型不易引發(fā)過飽和效應(yīng)。

（6）與以往采用宏觀地質(zhì)描述進行場地劃分的方法不同，本文在美國西部地區(qū)采用地表30 m內(nèi)折算剪切波速VS30作為場地劃分標(biāo)準(zhǔn)，物理意義更加明確。

地震動；衰減關(guān)系；反應(yīng)譜；時程強度包絡(luò)函數(shù)

（作者電子信箱，肖亮：xl＿＿jacky＠163.com）

P315.9；

A；

10.3969/j.issn.0235-4975.2012.01.015