湖北及鄰區(qū)地震峰值速度衰減關(guān)系研究＊

韓錫勤 李 恒 蔡永建

(1)中國(guó)地震局地震研究所,武漢 430071 2)武漢地震工程研究院,武漢 430071)

湖北及鄰區(qū)地震峰值速度衰減關(guān)系研究＊

韓錫勤1,2)李 恒1,2)蔡永建1,2)

(1)中國(guó)地震局地震研究所,武漢 430071 2)武漢地震工程研究院,武漢 430071)

地震峰值速度是大型結(jié)構(gòu)和地下管道抗震設(shè)計(jì)的一個(gè)重要參數(shù)。以有豐富強(qiáng)震記錄和地震烈度資料的美國(guó)南加州地區(qū)作為參考區(qū),結(jié)合湖北及鄰區(qū)地震烈度衰減關(guān)系,采用轉(zhuǎn)換法得到了湖北及鄰區(qū)的地震峰值速度衰減關(guān)系。

峰值速度;衰減;轉(zhuǎn)換法;地震烈度;參數(shù)

1 引言

建立地震動(dòng)衰減關(guān)系是地震動(dòng)預(yù)測(cè)、工程場(chǎng)地地震安全性評(píng)價(jià)和地震區(qū)劃工作的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。由于我國(guó)大部分地區(qū)缺乏足夠的強(qiáng)地面運(yùn)動(dòng)記錄,無法利用實(shí)際記錄到的地震動(dòng)資料直接得到地震動(dòng)衰減關(guān)系,通常是采用胡聿賢[1]提出的轉(zhuǎn)換法。首先建立參考區(qū)地震動(dòng)衰減關(guān)系,然后利用本地區(qū)和參考區(qū)的地震烈度衰減關(guān)系進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

隨著地震安全性評(píng)價(jià)工作的廣泛開展,目前大部分地區(qū)都建立了地震峰值加速度衰減關(guān)系。然而,對(duì)于地下結(jié)構(gòu)(如埋地管道)的抗震設(shè)計(jì)需要峰值速度。目前在地震安全性評(píng)價(jià)工作中,針對(duì)此類結(jié)構(gòu)也只提供峰值加速度和加速度反應(yīng)譜,不能滿足抗震設(shè)計(jì)需要。為此,本文結(jié)合湖北及鄰近地區(qū)的地震烈度衰減關(guān)系,選擇既有豐富強(qiáng)震記錄又有烈度衰減關(guān)系的美國(guó)南加州地區(qū)作為參考區(qū),轉(zhuǎn)換得到相應(yīng)的峰值速度衰減關(guān)系。

2 湖北及鄰區(qū)地震烈度衰減關(guān)系

文獻(xiàn)[2]選用湖北及鄰區(qū)地震烈度等震線數(shù)據(jù),得到的烈度衰減關(guān)系如下：

長(zhǎng)軸

短軸

式中,I為烈度,M為震級(jí),R為震中距,單位為 km, σ為標(biāo)準(zhǔn)差。

3 參考區(qū)地震烈度及峰值速度衰減關(guān)系

3.1 參考區(qū)地震烈度衰減關(guān)系

從目前取得的強(qiáng)地面運(yùn)動(dòng)記錄的分布來看,絕大多數(shù)位于美國(guó)西部、日本和我國(guó)臺(tái)灣地區(qū)。中國(guó)大陸和北美大陸在構(gòu)造、地殼組成、現(xiàn)代受力狀態(tài)及地震成因、地震特點(diǎn)等方面均有相似性[3]。并且,美國(guó)西部所采用的地震烈度表與我國(guó)地震烈度表相近?；谏鲜鲈?本文選擇了美國(guó)西部南加州地區(qū)作為參考區(qū)。

參考區(qū)的地震烈度衰減關(guān)系選用了 Chandra[5]對(duì)美國(guó)圣安德烈斯地區(qū) 1906—1966年間的 10次地震的等震線資料研究成果。其烈度衰減公式為：

3.2 參考區(qū)水平向地震峰值速度衰減關(guān)系

參考區(qū)水平向地震峰值速度衰減關(guān)系,本文選用文獻(xiàn)[4]利用美國(guó)南加州甚寬頻帶地震記錄得到的峰值速度衰減關(guān)系,衰減模型為：

式中,Y為峰值速度,M為震級(jí),R為震中距,單位為km,c1、c2、c3、R0為回歸系數(shù)。

參考區(qū)基巖場(chǎng)地和土層場(chǎng)地衰減關(guān)系的回歸系數(shù)如表1所示。

表 1 參考區(qū)地震峰值速度衰減關(guān)系系數(shù)Tab.1 Coefficients of peak ground velocity attenuation relations of the reference region

4 湖北及鄰區(qū)水平向地震峰值速度衰減關(guān)系

采用與參考區(qū)相同的峰值速度衰減模型,運(yùn)用轉(zhuǎn)換方法,得到了湖北及鄰區(qū)水平向峰值速度衰減關(guān)系,衰減關(guān)系系數(shù)如表 (2)所示,圖 1為峰值速度衰減曲線?？紤]到方差轉(zhuǎn)換的復(fù)雜性及物理意義的模糊性,本文取參考區(qū)峰值速度衰減關(guān)系的方差作為湖北及其鄰區(qū)峰值速度衰減關(guān)系的方差。已有的研究結(jié)果表明,美國(guó)、日本、臺(tái)灣、歐洲等地的地震動(dòng)衰減關(guān)系的標(biāo)準(zhǔn)差相差不大。

表 2 湖北及鄰區(qū)地震峰值速度衰減關(guān)系系數(shù)Tab.2 Coefficients of peak ground velocity attenuation relations of Hubeiand its adjacent region

圖 1 湖北及鄰區(qū)地震峰值速度衰減曲線Fig.1 Attenuation curves of peak ground velocity of Hubei and its adjacent region

5 結(jié)語(yǔ)

采用轉(zhuǎn)換法建立了湖北及鄰區(qū)的基巖場(chǎng)地和土層場(chǎng)地水平向峰值速度衰減關(guān)系。該衰減關(guān)系可供該地區(qū)的地震動(dòng)區(qū)劃、地震動(dòng)小區(qū)劃、工程場(chǎng)地地震安全性評(píng)價(jià)和震害預(yù)測(cè)等工作使用。但在使用中應(yīng)注意以下問題：

1)本文的衰減關(guān)系不適用于強(qiáng)震區(qū),僅適用于中強(qiáng)地震區(qū)。轉(zhuǎn)換中采用的美國(guó)南加州地區(qū)峰值衰減關(guān)系,在統(tǒng)計(jì)時(shí)由于使用的強(qiáng)震記錄多分布于中等震級(jí)(M=5～7),大震記錄較少。因此,對(duì)于大震,該衰減關(guān)系很大程度上是一種外推結(jié)果,在使用時(shí)需謹(jǐn)慎對(duì)待。

2)地震動(dòng)衰減關(guān)系有很強(qiáng)的地域性差異,本文結(jié)果只反映了湖北及鄰近地區(qū)地震峰值速度衰減的一般特性,因此,不適用于其他地區(qū)。

應(yīng)該指出的是,根據(jù)本地區(qū)實(shí)際強(qiáng)地面運(yùn)動(dòng)觀測(cè)資料直接統(tǒng)計(jì)得到的地震動(dòng)衰減關(guān)系是更為可靠和適用的,然而在相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi),湖北地區(qū)難以積累足夠多的強(qiáng)震資料,因此,本文結(jié)果具有應(yīng)用價(jià)值。

1 胡聿賢.地震安全性評(píng)價(jià)技術(shù)教程[M].北京：地震出版社,1999.

2 中國(guó)地震局地球物理研究所.長(zhǎng)江三峽三斗坪壩區(qū)地震危險(xiǎn)性分析和地震動(dòng)參數(shù)研究[R].1990.

3 馬宗晉,張德成.板塊運(yùn)動(dòng)與地震[M].北京：地震出版社,1986.

4 Yu Y X and Jin C Y.Empiricalpeak ground velocity attenuation relations based on digital broadband records[A].The 14th world conference on earthquake engineering[C].Beijing,China,2008.

5 Chandra U.Attenuation of intensities in the United States [J].Bull.Seis m.Soc.Amer.,1979,69(6)：2 003-2 024.

PEAK VELOC ITY ATTENUATI ON RELATIONS OF THE EARTHQUAKES IN HUBEIAND ITS ADJACENT AREA

Han Xiqin1,2),Li Heng1,2)and Cai Yongjian1,2)

(1)Institute of Seism ology,CEA,W uhan 430071
2)W uhan Institute of Earthquake Engineering,W uhan 430071)

Peak ground velocity(PGV)is very important to some large structures and buried pipelines.Taking the south California ofAmerica which has rich strong ground motion records and seis mic intensity data as the reference combining the seis mic intensity attenuation relation data we have obtained the PGV attenuation relation of Hubei and its adjacent region by use of the transmission method.

peak ground velocity;attenuation;conversingmethod;seis mic intensity;parameter

1671-5942(2010)Supp.(Ⅰ)-0089-03

2010-07-26

韓錫勤,男,1963年生,工程師,長(zhǎng)期從事工程地質(zhì)和網(wǎng)絡(luò)通訊工作.E-mail：han526@163.com

P315.9

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