基于地震台阵数据的场地效应研究

【摘要】在地震工程学领域,强地面运动场地效应由于直接关系到地震灾害的破坏性而受到关注。但在中国大陆地区,强震资料相对匮乏,因此,如何利用其他观测资料来研究场地效应成为地震研究人员希望解决的课题。将一组数字地震仪器按照设定的结构进行离散的架设,这样的一组仪器被称为地震台阵,地震台阵系统是为了监测微弱地震信号而发展起来的一种地震观测系统。大孔径的地震台阵覆盖范围广,记录时间长,能够提供丰富的观测资料。利用地震台阵的观测资料研究场地效应是本文的课题切入点。根据我国近年架设的大孔径的地震台阵,华北科学探测台阵以及喜马拉雅科学探测台阵,本文的研究内容分为两个部分,分别研究这两个地区的场地效应。对于华北科学探测台阵,本文借鉴了StevenTaylor的方法,将背景噪声场的频率波数功率谱作为输入,台站的自功率谱作为响应,用响应与输入的功率谱比表征场地效应。与Taylor的方法不同的是,本文首先采用背景噪声的互相关函数的频率波数谱寻找背景噪声场能量极值的入射方位以及在台站间的传播速度,而后根据这些信息对各台站的傅里叶谱进行相位校正后叠加平均求输入功率谱。本文计算了华北科学探测台阵10-20s的相对场地放大因子,各台站场地放大因子最大值与最小值之比约为7。经过标准化以后,通过与华北地区沉积层厚度分布图比较后,本文计算的场地放大因子很好的对应了沉积层的厚度分布。对于喜马拉雅科学探测台阵,本文根据其中小震记录多的特点,采用了Nakamura提出的H/V谱比方法研究了该地区的场地效应。本文讨论了震源和传播路径等因素对地震记录的H/V谱比曲线的影响,发现对于地震事件,在震源距不同的情况下,其H/V谱会现不稳定的现象,其他因素对于H/V谱比影响不大。此外,本文选择了地震记录条数在20条以上的100个台站,比较了其地脉动和地震信号的H/V谱比,得到了谱峰越明显,二者一致性越好的结论。在此基础上,根据地脉动和地震信号H/V谱比曲线的一致性和谱峰明显程度将台站分为四类,并提出了针对这四类情况测定场地卓越频率的方法,最后给出了这些台站的卓越频率。
【作者】耿冠世；
【导师】俞言祥；
【作者基本信息】中国地震局地球物理研究所，固体地球物理学，2014，博士
【关键词】地震台阵；场地效应；华北台阵；背景噪声；频率波数谱；喜马拉雅台阵；H/V谱比；卓越频率；

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