贵州及邻区水平基岩加速度反应谱衰减关系.doc

1、1贵州及邻区水平基岩加速度反应谱衰减关系摘要：在利用贵州省及邻区地震烈度等震线资料建立该区的地震烈度衰减关系基础上，以美国西部为参考地区，转换得到了该省及邻区相应的水平项基岩峰值加速度与反应谱衰减关系，并与中国东、西部地区的地震动参数衰减关系进行了对比，其结果更符合该区地震的区域性特点，可应用于该区的地震安全性评价、震害预测、地震灾害损失快速评估等方面。 关键词：贵州及邻区；地震加速度反应谱；衰减关系 中图分类号：P315 文献标识码： A 文章编号： 0 引言 在地震安全性评价和地震区划等研究工作中,选用合适的地震动参数(加速度、速度等)衰减关系是非常重要的。由于我国大部分地区缺乏足够多的强

2、震记录，贵州更是如此，无法利用地震资料直接得到本地区的衰减关系。中国目前的地震动参数衰减关系一般用文献 1 胡聿贤等(1984)提出的转换方法获得。这种转换方法是利用既有地震烈度资料又有强震记录的地区(参考地区)的烈度衰减关系和地震动参数衰减关系,经过转换得到只有烈度资料的研究地区的地震动参数衰减关系。 迄今为止，贵州省地区还没有地震动衰减关系的研究成果，在贵州的工程场地地震安全性评价工作中近似采用中国东、西部、华南地区、西南地区等基岩水平加速度峰值与反应谱衰减关系。但由于这些地区的2衰减关系都具有地区差异性，具有一定的局限性，不能比较准确的反应贵州地震的特点。 为此，本文利用贵州及临区地震烈

3、度衰减关系 （）得到的结果，通过我国常用的转换方法 (文献 2，胡聿贤等,1996) 得到贵州及临区的地震动加速度及反应谱衰减关系。 1 贵州及邻近地区地震烈度衰减关系 贵州及临区的烈度衰减关系（文献 6，徐祥等，2013）为： 长轴 Ia=4.0439+0.9278M-0.84191n(R+10)+=0.73 (1) 短轴 Ib=2.9732+0.9863M-0.76921n(R+5)+ =0.74（2） 式中 Ia、Ib 为烈度，R 为震中距，M 为震级， 为标准差。 2 参考地区地震烈度及地震动衰减关系 在转换过程中,一般都以美国西部地区作为参考地区,研究得到所研究地区的地震动参数衰减关

4、系(文献 4 霍俊荣等, 1992)。 美国西部地震烈度衰减关系选用 Chandra(1979)对美国圣安德烈斯地区的等震线资料研究结果，并根据 Gutenberg(1956)的美国加州震级与烈度的关系式，将 Chandra 公式中的烈度换算成震级 M。 烈度衰减关系为： I= 0.514 + 1.5M-0.00659R-2.014 lg (R + 10) = 0274 （3） 式中参数意义同前。 参考区水平向基岩加速度反应谱衰减关系的选取，大量观测数据表明，在近震中区，加速度衰减存在 2 种饱和现象，随着震中距的减小，加速度峰值可能并不增大，称为距离饱和，随着震级的加大，如震级接3近 7 或

5、 7.5 后，震中附近的加速度峰值可能也不增大，称为震级饱和。针对贵州地震情况，在省内不存在高震级的潜在震源区，地震危险性分析时可以不考虑震级饱和问题，因此本文选用只考虑近场饱和的加速度衰减模型（文献 4 霍俊荣等，1992）： LgSa（T）=C1+C2M+C4LgR+C5EXP（C6M） 式中，Sa（T）为峰值加速度或加速度反应谱，M 为地震震级，R 为震中距。 本文选用文献 5 俞言祥等( 2006)给出的美国西部水平向基岩加速度峰值与反应谱衰减关系作为参考地区得衰减关系。 在转换过程中，先采用文献 3 霍俊荣等（1992）的方法，确定近场的饱和因子 C5EXP（C6M）中的系数 C5

6、和 C6，再采用二步回归法，回归得到系数 C1、C2 和 C4，考虑到转换标准差的复杂性及各地区标准差差别不大，本文直接采用了美国西部的标准差，最终得到了贵州省及邻区水平基岩峰值加速度与反应谱衰减关系。如表 1、2 和图 1图 6 所示。 表 1 贵州水平向基岩加速度反应谱衰减关系系数（长轴，临界阻尼比 5%） 表 2 贵州水平向基岩加速度反应谱衰减关系系数（短轴，临界阻尼比 5%） 43 结果与讨论 考虑到贵州所处区域特点，因此将所得衰减关系与文献 5 俞言祥等( 2006)给出的中国东、西部衰减关系都进行了对比，结果讨论如下： (1)从图 1、图 2 可以看出，水平向基岩加速度峰值对于 6

7、0km 后逐渐与中国东、西部的曲线重合。当地震震级取 7 时,贵州省及邻区长轴曲线在距离150km 后逐步与中国东、西部的曲线重合,而短轴曲线 图 1 长轴峰值加速度衰减关系与东、西部衰减关系比较图 图 2 短轴峰值加速度衰减关系与东、西部衰减关系比较图 R=25 R=50R=150 图 3 反应谱衰减关系与东部长轴衰减关系比较图 R=25 R=50R=150 图 4 反应谱衰减关系与东部短轴衰减关系比较图 R=25 R=50R=150 图 5 反应谱衰减关系与西部长轴衰减关系比较图 R=25R=50R=150 在距离70km 时开始低于中国东部的曲线, 90km 后开始低于中国5西部的曲线。

8、 （2）从图 3、图 4、图 5、图 6 看出，水平向基岩加速度反应谱衰减关系曲线，在近场，贵州及邻区长轴曲线均高于中国东、西部曲线，短轴曲线在震级 1.4 妙后逐步与东部地区曲线重合，在周期2 秒后开始略低于东部地区；在中场，当震级 0.5 秒时与东部曲线重合，在周期1 秒时，逐渐低于东部曲线，在周期1.3 秒时逐渐与西部曲线重合，当地震震级取 7 时，长轴曲线高于中国东、西部地区曲线，短轴曲线在周期 0.3秒后逐渐低于东部曲线，在周期 0.6 秒后逐渐低于西部曲线；在远场，当地震震级取 4 时，贵州及邻区衰减关系曲线均高于中国东、西部地区曲线，当地震震级取 5 时，长轴曲线均高于中国东、西

9、部地区曲线，短轴曲线高于中国西部曲线，在周期1.3 秒后，短轴曲线逐渐与东部曲线重合，当地震震级取 6 时，长轴曲线高于中国东、西部曲线，在周期 0.3秒时逐渐低于东部地区，在周期0.4 秒，逐渐与西部地区曲线重合，在周期1.3 秒时，逐渐低于西部地区，当地震震级取 7 时，长轴曲线基本与东部地区曲线重合，略高于西部曲线，短轴曲线低于中国东部地区，在周期 0.3 秒时，低于西部曲线。 (3)贵州省及邻区大部分地区是一个中强地震活动区,所选用的确定地震烈度衰减关系最大震级为 6.5 级，工程场址的近场区不存在高震级的潜在震源区,因此我们在研究其地震烈度和地震加速度衰减关系时没有考虑 7 级以上强

10、震问题,本区域 7 级以上地震的衰减特征只是外推的结果。(4)由于中国缺乏足够多的强震记录,利用转换方法研究地震动参数6衰减关系依然是目前的主要方法。本文以美国西部作为参考地区,研究得到了适合贵州省及邻区的地震动峰值加速度及反应谱衰减关系,其结果可应用于该区的地震安全性评价、地震动参数小区划、震害预测等防震减灾领域。 参考文献 1、胡聿贤,张敏政， 缺乏强震观测资料地区地震动参数的估算方法 J ， 地震工程与工程振动, 1984， 4 ( 1) : 111。 2、胡聿贤，周克森，闰秀杰缺乏地震动加速度记录地区地震动估计的映射法【J】 ，地震工程与工程振动1996， 16(3)：1-10。 3、霍俊荣,胡聿贤,冯启民， 关于通过烈度资料估计地震动的研究 J ， 地震工程与工程振动, 1992a， 12 ( 3) : 115。 4、徐祥，王尚彦，欧品智，张贤文，贵州及邻区地震烈度衰减关系研究，贵州科学，2013，31（1）：89-92 作者简介：徐祥（1973-） ，男，贵州安顺人，1995 年河北地质学院毕业，本科，工程师研究方向：地震安全性评价。贵州省贵阳市延安东路 58 号贵州省地震局