论文摘要
强震动记录经历了从模拟记录到数字记录近一个世纪的发展。强震动记录数据处理是从记录中去除误差获得准确地震动信息的最重要步骤之一,而基线校正是强震动数据处理的关键环节。基线校正方法对从强震动记录获取到永久位移的结果有着巨大的影响。现有方法从最早的主观经验方法到现在发展出了一些自适应的方法,但在永久位移的获取上还存在着一定的不确定性,计算效率也有待进一步提升。针对从水平向强震动记录中直接获取水平面内永久位移这一问题,本文在总结现有方法的基础上,通过算例分析,提出一种自适应强震动记录基线校正方法。论文基于集集地震、汶川地震和尼泊尔地震三次典型大地震事件获取的大量近场强震动数据,结合已有研究结果,基线校正方法中参数选取对结果的影响,并给出了三次典型地震中近场台站的水平向永久位移。本文的主要工作如下:(1)对现有国内外基线校正方法进行了总结和比较。基线偏移的原因非常复杂,针对不同的地震事件,基线偏移的原因并不一致,其主要原因强地面运动引起的强震动记录仪位移。结合基线偏移的原因和地震事件前后记录的基本物理意义,本文归纳总结了现有基线校正方法的处理标准,即地震事件前后加速度时程应收敛于0值,速度时程收敛于0值,位移时程在地震事件前收敛于0,地震事件后收敛于一个确定值。结合算例论述了现有方法的不足之处。现有基线偏移处理方法可分为滤波方法、基线模拟方法和实验方法三种方法,这三种方法当中基线模拟方法应用最为广泛,数据处理效果最为优良。基线模拟方法中又分为单参数方法、双参数方法和多参数方法,三种方法各有优势,以单参数和双参数方法应用最广。单参数方法处理效率高,使用简洁,双参数方法处理效果佳,便于进行自动化处理。(2)在对现有方法的基础上,本文着眼于水平永久位移的基本物理性质,提出了基于角度变化多次校正拟合的处理方法,采用MATLAB程序将待校正记录划分为多个不同的校正区间多次校正并对结果进行概率统计分析。得到较为确定的水平向永久位移并基于永久位移获得最终校正后的强震动加速度记录。并分析了该方法中区间划分和拟合对结果的影响,确定最终相关方法参数的选取。根据TCU079和051WCW两个典型台站的处理过程分析,本次研究中提出对单参数拟合段分段的最佳数目为17段,并应该在计算中考虑首尾的边界效应去除两个最小分段。采用概率分布拟合方式能有效的得到某一角度的永久位移值。对所有角度永久位移值的正弦拟合可以有效去除单一角度上永久位移值的误差。(3)对集集地震,汶川地震和尼泊尔地震等多个地震中获取的大量典型近场强震动记录应用该基线校正方法,其结果表明,该方法能够自适的对强震动记录进行有效的基线校正获取较为准确的永久位移。对集集地震中的8个近场台站的校正结果表明,该方法在获取水平向永久位移的应用中有较大优势。而对汶川地震中的37个台站校正结果则并不全都与已有研究相符合。其原因是本方法应用中有着较为严苛的应用假设,而少数情况中近场台站获取的强震动记录是无法满足该方法的应用假设。对尼泊尔地震的应用则表明,该方法在软土场地台站应用时需考虑到场地引发的非线性效应,虽然通过正弦拟合的方法能获取有参考价值的近场台站的水平向永久位移。对于非线性基线偏移的校正方法还有待进一步的研究。综合上述三个典型地震的应用分析,本方法在研究近场强震动水平向永久位移时有较好的应用前景,但是在一些特殊情况下该校正方法仍存在一定局限性,在拟合校正方法上还有待进一步改进。
论文目录
文章来源
类型: 硕士论文
作者: 宋碧野
导师: 韩炜
关键词: 近场强震动记录,基线校正,永久位移,水平向
来源: 中国地震局工程力学研究所
年度: 2019
分类: 基础科学
专业: 地质学,地球物理学
单位: 中国地震局工程力学研究所
分类号: P315.7
DOI: 10.27490/d.cnki.ggjgy.2019.000015
总页数: 67
文件大小: 6744K
下载量: 66