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所屬欄目:建筑設計論文 發布日期:2010-08-21 10:39 熱度:
摘要:場地放大效應在幾十年的探索中取得了長足進步,觀測資料綜合考慮到尾波,S波和脈動。介紹了一些場地放大的方法,對當今以及今后場地放大效應的研究方向給出一個綜述。
關鍵詞:場地放大,S波,尾波,脈動,線性反演,頻譜比
引言
場地放大對地震動的影響是地震工程研究中的一個重要課題。測量場地放大的方法主要有兩類,頻譜比法和反演法。頻譜比法和線性反演法稱為參考臺法。兩類都須要一參考場地作為基準,求出相對的場地放大。通常認為基巖沒有或只有很小的場地放大,因此,基巖臺作為參考場地是合理的選擇。在沒有基巖臺時,亦可選擇研究區內平均的場地放大作為參考。測量場地放大可用S波、尾波或脈動。
1.反演法
常用的估測場地放大因子的方法是線性反演法,它以場地放大因子、震源譜和路徑衰減作為待測參數(或其中兩個,另一個設為已知),用線性反演法解出。
通常認為尾波是S波的散射波,用尾波資料得出的場地放大與用S波得出的結果相近。
1.1S波線性反演場地放大
消除了觀測儀器響應后,第i個地震在第j個觀測臺站記錄中f頻率的直達S波譜振幅可表為
(1)
式中SS(f)是震源項,RS(f)是觀測S波場地放大項,G是幾何擴散因子,指數項是路徑項,Dij是震源到臺站的距離,Qs(f)是S波傳播品質因子,vs是S波傳播速度。對震中距小于100km的體波,取幾何因子G=Dij-1。
1.2尾波線性反演的場地放大
尾波譜振幅表示式的形式與(1)式類似。設Cij(f)表示尾波譜振幅,有
(2)
上式中RCj(f)表示尾波場地放大,SCi(f)是尾波震源項,QC(f)是尾波的品質因子,t為尾波流逝時間(從發震時間起算)。當流逝時間大于2倍S波走時時,臺下地殼內有均勻的散射波。相同流逝時間的尾波走過相同的路程,在所有地震的不同臺站的觀測記錄上取相同流逝時間t處的尾波計算Cij(f)。
2.頻譜比法
估測場地放大因子的另一個方法是頻譜比法,是將待求場地的觀測譜振幅與參考場地的觀測譜振幅進行比較而得出,通常選擇巖石場地作參考場地,并假設其譜振幅沒有被放大。所用的觀測資料可以是S波譜,尾波譜或者脈動。
2.1S波頻譜比的場地放大
在臺站間的距離較震源距小得多時,可將相同地震的待求場地與參考場地的觀測譜振幅進行直接比較,得出場地放大因子。根據(1)式,S波的頻譜比場地放大因子SR(f)的表式為
(3)
式中下標r表示參考臺。由于震源輻射的方向性,不同臺站的震源項一般說來不會相同。若有多方位的臺站分布或多種震源機制的地震分布,大量的觀測數據平均會消除震源輻射方向性的影響,因此,我們約定(3)式分子和分母中的震源項是相同的。將從各地震得出的同一臺站的放大因子進行平均,得出該臺的頻譜比場地放大因子SRj。
2.2尾波頻譜比的場地放大
如前所述,相同流逝時間的尾波走過相同的路徑,經歷了相同的衰減。因為散射波從各個方向到達觀測點而迭加,S波原有的震源方向性因素已被平均掉了。因而將同一地震的待求場地和參考場地的相同流逝時間的觀測尾波譜振幅進行比較,就可得出該臺的尾波頻譜比場地放大因子CR(f),即
(4)
2.3脈動H/V頻譜比的場地放大
該方法的基本假定為:只有水平分量包括由場地地質結構引起的P-S轉換波,垂直分量沒有被場地的地質結構影響。對地脈動或中小震地震記錄,Vs/Vb在水平振動為主的頻率范圍內為1,在瑞利波能量的控制范圍內大于1。地表的放大特性可以用
估計,而Hb/Vb在一定寬的頻帶范圍內幾乎為1。所以,強地面運動的放大特性能用H/V譜比來估計。在堅硬場地上,用地面運動觀測數據和地脈動數據計算出的H/V譜比值,從譜形上和大小上都很接近,可以用該方法估計場地放大。
3.結論
場地放大涉及到測試所用的方法和所用的觀測資料,相同資料的兩種方法的結果或相同方法的兩種資料的結果通常會有差別,亦有彼此符合很好的。隨著地震工程學的發展,其研究成果必將進一步促進場地放大的研究和發展。
參考文獻
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文章標題:簡論場地放大的研究
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