日本9.0級地震強地震動初步研究

耿冠世 俞言祥

（中國地震局地球物理研究所，北京 100081）

采用2011年3月11日發生在日本東海岸的9.0級地震中K-net和KiK-net記錄的強震數據，計算20s的絕對加速度反應譜Sa，阻尼系數設定為0.05。采用USGS的有限斷層模型（破裂面走向194.4°，傾角10°），計算斷層距Rrup，依據Rrup將臺站分成了三組，分別為35 km之內，35～120 km以及120 km以上，以分析反應譜隨距離的變化規律；同時對加速度水平分量進行平行斷層走向方向和垂直斷層走向方向的分解，以便更好的觀察震源機制對不同方向地震動反應譜的影響。

通過以上研究，發現這次地震的強震動有如下特征：

（1） Sa/PGA： ① 兩個水平分量的Sa/PGA的值在T＜8 s的周期段相當接近，在T＞8 s的周期段，垂直斷層走向的分量（VE）的Sa/PGA的值開始高于平行斷層走向的分量（PA）；② T＜0.1 s，豎向分量（此后用UD代替）的Sa/PGA的值高于水平分量；0.1～1 s，UD分量的值低于水平分量；1～4 s，UD分量的值與水平分量接近；4～20 s，UD分量的值高于水平分量。

（2） Sa/PGA隨Rrup的變化：①在T＞4 s的長周期部分，Rrup 在35～120 km和120 km以上的VE分量兩條譜，數值相當接近并大于Rrup小于35 km的譜；說明遠場的長周期成分多于近場；② PA分量VE分量有相似的性質；③ UD分量在整體上與水平分量比較相似，但是在7～10 s的周期范圍有些異常，Rrup大于120 km的譜值比35～120 km的譜值小了很多。

（3） 反應譜比值PA/VE、UD/PA、UD/VE：① PA/VE的圖形顯示，在中高頻部分（0～7 s），兩個水平分量幾乎相同；在低頻部分（7～20 s），VE分量要大于PA分量；②UD/PA,UD/VE的值在圖像上有隨周期增大急劇下降又緩慢上升的趨勢；在極高頻和低頻的部分UD分量與水平分量的比值大于1。

（4） 反應譜比值PA/VE，UD/PA，UD/VE隨Rrup的變化：① 在5～12 s之內，隨著Rrup的增大，PA/VE的比值有增加的趨勢，說明在這個周期范圍內，VE分量的衰減速率要大于PA；而在12～20 s的周期范圍，隨Rrup的增大，PA/VE的比值有減小的趨勢，盡管這種趨勢在Rrup超過35 km以后并不明顯，這說明在這個周期范圍內，VE分量的衰減速率小于PA分量；② 在5～13 s的周期范圍，UD/PA的比值隨著Rrup的增加有減小的趨勢；在15～20 s周期范圍，UD/PA的值有隨著Rrup的增加而增大的趨勢；這說明在5-13s周期范圍內，PA分量的衰減速率要比UD分量小，而在13～20 s的周期范圍，PA分量的反應譜衰減速率要比UD分量大；③ 在15～20 s的周期范圍，UD/VE的比值都有隨著Rrup的增加而減小的趨勢，這說明在15～20 s的范圍內，VE分量反應譜衰減的速率要小于UD分量；但是不同的周期范圍，比值隨距離的減小程度是不同的。