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首都圈地区地震动场地效应研究

作　者: 史海霞
导　师: 修济刚
学　校: 中国地震局地震预测研究所
专　业: 固体地球物理
关键词: 首都圈地区 场地效应 震源谱 广义逆矩阵反演法 加权因子 自由表面效应
分类号: P315
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


场地效应指的是近地表地层介质对地震动的放大作用,是描述台站附近浅部地下介质性质的物理量。在地震灾害中,不同场地对地震动的反应差异很大,并直接影响地震灾害的分布。场地效应是震害预测的重要依据,是精确测定震源参数和地震震级的基础,也是影响地震波衰减研究的重要因素。首都圈地区是我国地震活动多发地区之一,估算首都圈地区台站的场地效应,将为首都圈地区的震害预测和地震预报研究提供了必要的基础。论文阐述了用地震动资料研究场地效应的基本原理,以及从地震观测谱中提取场地效应的方法。为了从地震观测资料中提取场地效应,必须扣除传播路径效应和自由表面效应。论文介绍了用三段几何衰减模型和Atkinson法确定传播路径效应的方法,以及消除SH波的自由表面效应的方法。论文还阐述了用广义逆矩阵反演的场地效应的基本原理,以及根据信噪比引入加权因子的方法,介绍了广义逆反演的数学原理以及最小二乘解等问题,并给出了误差分析方法。论文利用2001至2006年首都圈数字化台网记录(SH波)的中小地震记录,用广义逆矩阵联合反演的方法,分别研究了山区和平原区共68个台站下方1~20Hz的场地效应和83个地震的震源谱。结果表明:对地震震源谱的讨论表明在1-20Hz范围内震源谱曲线,有明显的拐角频率,且震级越小拐角频率越大,震级越大拐角频率越小。震源谱与地震震级有着明显的正相关,且震级较小的震源谱误差较大。对台站的场地效应讨论表明,在1～20Hz范围内大部分基岩台站的场地效应比较平坦,在1左右;沉积台的场地效应显著高于基岩场地,在2～7之间,在5Hz处存在明显的峰值,之后随频率增加而迅速下降。同类基底岩性的台站1～20Hz的场地效应曲线形态具有一致性;同为基岩台,位于山区平原交界处的台站较山区内部台站的场地效应曲线波动较大;台站的场地效应与其台基介质的剪切波速度成反比,与台基介质的密度成反比。沉积场地的场地效应与沉积层厚度成正相关,台站场地效应随沉积层厚度的增加而增大。这表明台站岩性可能是决定场地效应形态和大小的主要因素,此外还可能与台站所处的浅层地质构造相关。综上所述,得出结论:台站岩性可能是决定场地效应形态和大小的主要因素,场地效应还可能与台站所处的浅层地质构造有关。

全文目录


摘要  4-6
Abstract  6-10
第一章 引言  10-17
  1.1 场地效应研究的意义  10-12
    1.1.1 场地条件对震害的影响  10-11
    1.1.2 场地效应研究的意义  11-12
  1.2 场地效应研究进展  12-15
  1.3 研究内容及章节安排  15-17
    1.3.1 论文研究内容  15-16
    1.3.2 论文章节安排  16-17
第二章 场地效应研究的基本原理  17-25
  2.1 地震记录的基本观测方程  17-18
  2.2 传播路径效应  18-22
    2.2.1 几何扩散衰减  18-19
    2.2.2 非弹性衰减Q 值  19-20
    2.2.3 Atkinson方法  20-22
  2.3 自由表面效应  22-25
    2.3.1 问题的提出  22-23
    2.3.2 SH波分量的获得  23-25
第三章 研究场地效应的广义逆矩阵反演法  25-31
  3.1 广义逆矩阵反演方法的提出与发展  25-26
  3.2 广义逆矩阵反演方法  26-27
  3.3 加权因子的计算方法  27-29
  3.4 广义逆矩阵的求解方法  29-31
第四章 数据资料及处理  31-48
  4.1 首都圈地区地质概况  31-33
    4.1.1 首都圈地区地震活动性  31-32
    4.1.2 首都圈地区地质构造  32-33
  4.2 数据资料的准备  33-43
    4.2.1 首都圈台网资料概述  33-34
    4.2.2 台站仪器参数的校正  34-37
    4.2.3 首都圈构造分区  37-38
    4.2.4 本研究使用的地震和台站  38-43
  4.3 数据处理  43-46
  4.4 场地效应计算步骤  46-48
第五章 研究结果与讨论  48-61
  5.1 研究结果  48-55
    5.1.1 场地效应结果  48-53
    5.1.2 震源谱结果  53-54
    5.1.3 研究结果可靠性分析  54-55
  5.2 分析讨论  55-61
    5.2.1 场地效应与台基基底的关系  55-57
    5.2.2 台站场地效应与空间地质条件的关系  57-58
    5.2.3 场地效应与沉积层厚度的关系  58-60
    5.2.4 场地效应与介质密度的关系  60-61
第六章 结论  61-63
  6.1 结论  61-62
  6.2 进一步工作设想  62-63
参考文献  63-68
附录  68-71
致谢  71-73
简历  73-74
研究生期间发表文章及参与科研项目  74

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中图分类: > 天文学、地球科学 > 地球物理学 > 大地（岩石界）物理学（固体地球物理学） > 地震学
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