湖北及邻区地震峰值速度衰减关系研究＊

韩锡勤 李 恒 蔡永建

(1)中国地震局地震研究所,武汉 430071 2)武汉地震工程研究院,武汉 430071)

湖北及邻区地震峰值速度衰减关系研究＊

韩锡勤1,2)李 恒1,2)蔡永建1,2)

(1)中国地震局地震研究所,武汉 430071 2)武汉地震工程研究院,武汉 430071)

地震峰值速度是大型结构和地下管道抗震设计的一个重要参数。以有丰富强震记录和地震烈度资料的美国南加州地区作为参考区,结合湖北及邻区地震烈度衰减关系,采用转换法得到了湖北及邻区的地震峰值速度衰减关系。

峰值速度;衰减;转换法;地震烈度;参数

1 引言

建立地震动衰减关系是地震动预测、工程场地地震安全性评价和地震区划工作的一个重要环节。由于我国大部分地区缺乏足够的强地面运动记录,无法利用实际记录到的地震动资料直接得到地震动衰减关系,通常是采用胡聿贤[1]提出的转换法。首先建立参考区地震动衰减关系,然后利用本地区和参考区的地震烈度衰减关系进行转换。

随着地震安全性评价工作的广泛开展,目前大部分地区都建立了地震峰值加速度衰减关系。然而,对于地下结构(如埋地管道)的抗震设计需要峰值速度。目前在地震安全性评价工作中,针对此类结构也只提供峰值加速度和加速度反应谱,不能满足抗震设计需要。为此,本文结合湖北及邻近地区的地震烈度衰减关系,选择既有丰富强震记录又有烈度衰减关系的美国南加州地区作为参考区,转换得到相应的峰值速度衰减关系。

2 湖北及邻区地震烈度衰减关系

文献[2]选用湖北及邻区地震烈度等震线数据,得到的烈度衰减关系如下：

长轴

短轴

式中,I为烈度,M为震级,R为震中距,单位为 km, σ为标准差。

3 参考区地震烈度及峰值速度衰减关系

3.1 参考区地震烈度衰减关系

从目前取得的强地面运动记录的分布来看,绝大多数位于美国西部、日本和我国台湾地区。中国大陆和北美大陆在构造、地壳组成、现代受力状态及地震成因、地震特点等方面均有相似性[3]。并且,美国西部所采用的地震烈度表与我国地震烈度表相近。基于上述原因,本文选择了美国西部南加州地区作为参考区。

参考区的地震烈度衰减关系选用了 Chandra[5]对美国圣安德烈斯地区 1906—1966年间的 10次地震的等震线资料研究成果。其烈度衰减公式为：

3.2 参考区水平向地震峰值速度衰减关系

参考区水平向地震峰值速度衰减关系,本文选用文献[4]利用美国南加州甚宽频带地震记录得到的峰值速度衰减关系,衰减模型为：

式中,Y为峰值速度,M为震级,R为震中距,单位为km,c1、c2、c3、R0为回归系数。

参考区基岩场地和土层场地衰减关系的回归系数如表1所示。

表 1 参考区地震峰值速度衰减关系系数Tab.1 Coefficients of peak ground velocity attenuation relations of the reference region

4 湖北及邻区水平向地震峰值速度衰减关系

采用与参考区相同的峰值速度衰减模型,运用转换方法,得到了湖北及邻区水平向峰值速度衰减关系,衰减关系系数如表 (2)所示,图 1为峰值速度衰减曲线。考虑到方差转换的复杂性及物理意义的模糊性,本文取参考区峰值速度衰减关系的方差作为湖北及其邻区峰值速度衰减关系的方差。已有的研究结果表明,美国、日本、台湾、欧洲等地的地震动衰减关系的标准差相差不大。

表 2 湖北及邻区地震峰值速度衰减关系系数Tab.2 Coefficients of peak ground velocity attenuation relations of Hubeiand its adjacent region

图 1 湖北及邻区地震峰值速度衰减曲线Fig.1 Attenuation curves of peak ground velocity of Hubei and its adjacent region

5 结语

采用转换法建立了湖北及邻区的基岩场地和土层场地水平向峰值速度衰减关系。该衰减关系可供该地区的地震动区划、地震动小区划、工程场地地震安全性评价和震害预测等工作使用。但在使用中应注意以下问题：

1)本文的衰减关系不适用于强震区,仅适用于中强地震区。转换中采用的美国南加州地区峰值衰减关系,在统计时由于使用的强震记录多分布于中等震级(M=5～7),大震记录较少。因此,对于大震,该衰减关系很大程度上是一种外推结果,在使用时需谨慎对待。

2)地震动衰减关系有很强的地域性差异,本文结果只反映了湖北及邻近地区地震峰值速度衰减的一般特性,因此,不适用于其他地区。

应该指出的是,根据本地区实际强地面运动观测资料直接统计得到的地震动衰减关系是更为可靠和适用的,然而在相当长一段时间内,湖北地区难以积累足够多的强震资料,因此,本文结果具有应用价值。

1 胡聿贤.地震安全性评价技术教程[M].北京：地震出版社,1999.

2 中国地震局地球物理研究所.长江三峡三斗坪坝区地震危险性分析和地震动参数研究[R].1990.

3 马宗晋,张德成.板块运动与地震[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

韩锡勤,男,1963年生,工程师,长期从事工程地质和网络通讯工作.E-mail：han526@163.com

P315.9

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