湖北及鄰區地震峰值速度衰減關系研究＊

韓錫勤 李 恒 蔡永建

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

湖北及鄰區地震峰值速度衰減關系研究＊

韓錫勤1,2)李 恒1,2)蔡永建1,2)

(1)中國地震局地震研究所,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構和地下管道抗震設計的一個重要參數。以有豐富強震記錄和地震烈度資料的美國南加州地區作為參考區,結合湖北及鄰區地震烈度衰減關系,采用轉換法得到了湖北及鄰區的地震峰值速度衰減關系。

峰值速度;衰減;轉換法;地震烈度;參數

1 引言

建立地震動衰減關系是地震動預測、工程場地地震安全性評價和地震區劃工作的一個重要環節。由于我國大部分地區缺乏足夠的強地面運動記錄,無法利用實際記錄到的地震動資料直接得到地震動衰減關系,通常是采用胡聿賢[1]提出的轉換法。首先建立參考區地震動衰減關系,然后利用本地區和參考區的地震烈度衰減關系進行轉換。

隨著地震安全性評價工作的廣泛開展,目前大部分地區都建立了地震峰值加速度衰減關系。然而,對于地下結構(如埋地管道)的抗震設計需要峰值速度。目前在地震安全性評價工作中,針對此類結構也只提供峰值加速度和加速度反應譜,不能滿足抗震設計需要。為此,本文結合湖北及鄰近地區的地震烈度衰減關系,選擇既有豐富強震記錄又有烈度衰減關系的美國南加州地區作為參考區,轉換得到相應的峰值速度衰減關系。

2 湖北及鄰區地震烈度衰減關系

文獻[2]選用湖北及鄰區地震烈度等震線數據,得到的烈度衰減關系如下：

長軸

短軸

式中,I為烈度,M為震級,R為震中距,單位為 km, σ為標準差。

3 參考區地震烈度及峰值速度衰減關系

3.1 參考區地震烈度衰減關系

從目前取得的強地面運動記錄的分布來看,絕大多數位于美國西部、日本和我國臺灣地區。中國大陸和北美大陸在構造、地殼組成、現代受力狀態及地震成因、地震特點等方面均有相似性[3]。并且,美國西部所采用的地震烈度表與我國地震烈度表相近。基于上述原因,本文選擇了美國西部南加州地區作為參考區。

參考區的地震烈度衰減關系選用了 Chandra[5]對美國圣安德烈斯地區 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 參考區水平向地震峰值速度衰減關系

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

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

參考區基巖場地和土層場地衰減關系的回歸系數如表1所示。

表 1 參考區地震峰值速度衰減關系系數Tab.1 Coefficients of peak ground velocity attenuation relations of the reference region

4 湖北及鄰區水平向地震峰值速度衰減關系

采用與參考區相同的峰值速度衰減模型,運用轉換方法,得到了湖北及鄰區水平向峰值速度衰減關系,衰減關系系數如表 (2)所示,圖 1為峰值速度衰減曲線。考慮到方差轉換的復雜性及物理意義的模糊性,本文取參考區峰值速度衰減關系的方差作為湖北及其鄰區峰值速度衰減關系的方差。已有的研究結果表明,美國、日本、臺灣、歐洲等地的地震動衰減關系的標準差相差不大。

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

圖 1 湖北及鄰區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 結語

采用轉換法建立了湖北及鄰區的基巖場地和土層場地水平向峰值速度衰減關系。該衰減關系可供該地區的地震動區劃、地震動小區劃、工程場地地震安全性評價和震害預測等工作使用。但在使用中應注意以下問題：

1)本文的衰減關系不適用于強震區,僅適用于中強地震區。轉換中采用的美國南加州地區峰值衰減關系,在統計時由于使用的強震記錄多分布于中等震級(M=5～7),大震記錄較少。因此,對于大震,該衰減關系很大程度上是一種外推結果,在使用時需謹慎對待。

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

應該指出的是,根據本地區實際強地面運動觀測資料直接統計得到的地震動衰減關系是更為可靠和適用的,然而在相當長一段時間內,湖北地區難以積累足夠多的強震資料,因此,本文結果具有應用價值。

1 胡聿賢.地震安全性評價技術教程[M].北京：地震出版社,1999.

2 中國地震局地球物理研究所.長江三峽三斗坪壩區地震危險性分析和地震動參數研究[R].1990.

3 馬宗晉,張德成.板塊運動與地震[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,長期從事工程地質和網絡通訊工作.E-mail：han526@163.com

P315.9

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