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本文首先分析了地震波在黏弹介质的传播规律,基于黏弹介质地震波动方程总结了时变子波振幅谱和相位谱的关系,从而得出结论,准确估计子波相位谱初值和不同时刻的子波振幅谱是实现时变子波准确提取的必要条件.在此基础上,针对传统方法限制子波振幅谱形态且受限于分段平稳假设的问题,提出了一种利用EMD(Empirical Mode Decomposition)和子波振幅谱与相位谱关系的时变子波提取方法,根据子波对数振幅谱光滑连续而反射系数对数振幅谱振荡剧烈的特点,采用EMD方法将不同时刻地震记录的对数振幅谱分解为一组具有不同振荡尺度的模态分量,通过滤除振荡剧烈分量、重构光滑连续分量提取时变子波振幅谱;再应用子波振幅谱和相位谱的关系提取时变子波相位谱,将分别提取的振幅谱和相位谱逐点进行合成,最终实现时变子波的准确提取.本文方法不需要求取Q值,适用于变Q值的情况,具有良好的抗噪性能.数值仿真和叠后实际资料处理结果表明,相比传统的分段提取方法,利用本文方法提取的时变子波准确度更高,研究成果对提高地震资料分辨率具有重要意义. 相似文献
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本文通过端点效应压制的Hilbert-Huang变换, 对大同及沁源台布置的四分量钻孔应变仪记录的印尼8.6级地震激发的应变地震波形进行时频分析, 结果显示印尼8.6级地震的主震和8.2级余震的应变地震波序列各个震相具有不同的时频特征: ① 地震波到达之前的所谓“环境噪声”部分, 瞬时频率低, 瞬时振幅小; ② P波初至时, 高频成分突然增加, 振幅也随即增强; ③ S波到达时, 频率有所降低而振幅剧烈上升; ④ 面波到达时, 振幅进一步剧烈上升达到整个序列的极大值; ⑤ 尾波部分振幅逐渐降低, 但与噪声部分相比频率依然偏高, 振幅依然偏大。 本文也将应变地震波与地震仪记录的地震波进行对比, 虽然应变地震波与地震波波形和Fourier谱具有极高的相关系数, 但从Hilbert-Huang变换得到的边际谱上看, 应变地震波与地震波有显著的区别, 应变地震波比地震波记录的低频成分相对更多。 通过Hilbert谱, 有助于更好地了解非平稳信号的局部特征, 对于突变信号的地震波, Hilbert-Huang变换是一个较好的时频分析工具。 相似文献
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传统利用灰色关联分析方法对地震波动强度变化进行数学建模分析与仿真时,对地震波动强度变化的数列进行仿真分析时,忽略了地震波动强度的时间属性对结果的影响,导致分析结果准确性较低。本论述提出新的地震波动强度变化数学建模分析与仿真方法,通过地震波动强度序列的经验分布确定门限自回归模型的门限值,依据该门限值、AIC最小准则以及最小残差平方等方法获取地震波动强度序列的门限自回归模型,分析自回归模型的极限环和振荡的属性特点,得到地震波动强度变化的初步数值模拟结果。本论述构建了基于均生函数的地震波动强度序列的数学模型,通过均生函数数学建模方法拟合地震波动强度时间序列,依据时间序列基于双评分准则选取拟合周期,实现地震波动强度的数值仿真。实验结果表明,所提方法对地震波动强度变化模型具有较高的准确性和稳定性。 相似文献
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利用谐小波变换对实际强震记录的时变谱进行估计,并统计分析了远场3类不同场地上地震波的时变谱特征,分析发现对于硬场地上的远场地震波在时域内平稳段较短,下降段衰减较快,而在频域内则具有较大的中心频率和较宽的频带.利用均匀调制非平稳模型和时变修正Kanai-Tajimi非平稳模型模拟地震波的时变谱,把非线性函数的参数识别问题转化成求解无约束优化问题,利用拟牛顿迭代法求得最优解,得到3类不同场地上这两种模型的参数具体取值以及参数函数集的具体表达式.为了定量地确定模拟模型的精度,定义了误差函数,验证了所提时变谱参数识别方法的精度,给出了与建筑抗震规范相对应的不同场地不同烈度下多遇和罕遇地震的谱强度因子的大小.最后提出了利用求解时变线性微分方程组来合成非平稳地震波的方法. 相似文献
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董晨阳 《地震地磁观测与研究》2021,42(4):133-138
选取镇江市地震台RZB型分量钻孔应变仪2014年5月至2018年3月记录的全球142次地震,探讨该应变仪地震记录能力,分析震级、震中距与最大振幅之间的关系,以及地震波传播方向与四分量中振幅最大分量方位的关系。结果发现：该应变仪可记录研究时段全球发生的所有8级以上地震,理论上震级越大,记录的地震震中距越大;震级相同,震中距越大,应变仪记录的地震波最大振幅越小,拟合曲线较为符合幂函数关系;震中距相近,震级越大,应变仪记录的地震波最大振幅也越大,拟合曲线较为符合幂函数关系。偶有数据点偏离拟合曲线较远,是因为：①地震震源较深;②应变量的最大值或最小值未被记录到,量取值非实际最大和最小振幅;③有时地震波形周期难以分辨。多数地震最大振幅所在分量方向与地震传播方向基本相同。 相似文献
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横波速度动校正后的共转换点(CCP)道集内,同时刻的各道横波信号S变换(ST)谱与其叠加道ST谱具有相似关系.因此,可基于这种相似关系设计自适应滤波器来提取多波地震数据中的横波波场.首先对共中心点(CMP)道集应用纵波速度动校正并在各道减去叠加道来去除数据中的纵波波场;然后在CCP道集应用横波速度动校正,将地震道振幅水平调整至叠加道振幅水平并做S变换,以叠加道ST谱为参考对地震道ST谱进行自适应滤波,去除数据中的残余纵波和噪声;最后,将滤波结果的振幅水平恢复至滤波前振幅水平.理论和实际数据试算表明,本文方法可有效提取多波地震数据中的横波波场,为多波多分量横波数据处理提供新思路. 相似文献
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分析地震动的频谱周期参数和频率非平稳特征,是地震危险性分析和结构抗震设计的重要内容.本文对近断层地震动记录按照不同的运动特征分组,进行了Hilbert-Huang变换分析.结合相关的定义得到了表征地震动频谱特性的7个周期参数,包括:Fourier幅值谱平均周期Tm、Hilbert边际谱平均周期Tmh、特征周期Tc、卓越周期等,并计算了地震动的Hilbert谱瞬时频率时程变异系数.计算结果表明,从整体上把握地震动频谱特性的三个周期参数Tm 、Tmh 和Tc适合于表征近断层地震动的频谱成份.近断层地震动的频率非平稳特征显著,Hilbert谱瞬时频率变异系数良好地反映了地震动的频率非平稳性质和程度.而且,考察了近断层地震动运动特征对地震动频谱周期参数和频率非平稳性的影响. 相似文献
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地震作用下黄土场地对地震波不同分量的放大效应影响显著。针对黄土高原典型黄土场地在地震作用下的放大效应，设计并完成大型地震模拟振动台试验，通过输入不同强度的地震动荷载，研究黄土场地加速度（PGA）放大系数、傅里叶谱、加速度反应谱、H/V谱比与地震动强度和场地高度的变化规律，揭示地震波不同分量对黄土场地效应的影响。结果显示：黄土场地对地震波的水平分量具有明显的放大效应，对地震波垂直分量的放大效应影响较小；随着高程的增加，地震波水平分量PGA放大系数呈现非线性变化；随着地震动强度和高程的增加水平分量卓越频率的频段和幅值逐渐增加，卓越频率向低频偏移，放大倍数呈现出非线性特性。 相似文献
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Power spectral density which describes frequency content is considered one of the most significant properties to be taken into account when generating ground motions through the use of stochastic processes. Using a smoothed and normalized Fourier amplitude spectrum, frequency content for components of motion along a set of principal axes is estimated. Fourier amplitude spectra obtained by this moving-window technique are presented which show the time dependency of frequency content for motions produced by the San Fernando earthquake of 9 February 1971. A mathematical model to simulate ground motion processes is proposed for which both the intensity and frequency content are non-stationary. Using this mathematical model with parameter characteristics along principal axes similar to those of the motions recorded during the San Fernando earthquake, three-dimensional ground motions are synthetically generated. The properties of the simulated motions show general characteristics similar to the characteristics observed in real accelerograms. The suggested model is considered adequate for engineering purposes. 相似文献
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A method for generating a suite of synthetic ground motion time‐histories for specified earthquake and site characteristics defining a design scenario is presented. The method employs a parameterized stochastic model that is based on a modulated, filtered white‐noise process. The model parameters characterize the evolving intensity, predominant frequency, and bandwidth of the acceleration time‐history, and can be identified by matching the statistics of the model to the statistics of a target‐recorded accelerogram. Sample ‘observations’ of the parameters are obtained by fitting the model to a subset of the NGA database for far‐field strong ground motion records on firm ground. Using this sample, predictive equations are developed for the model parameters in terms of the faulting mechanism, earthquake magnitude, source‐to‐site distance, and the site shear‐wave velocity. For any specified set of these earthquake and site characteristics, sets of the model parameters are generated, which are in turn used in the stochastic model to generate the ensemble of synthetic ground motions. The resulting synthetic acceleration as well as corresponding velocity and displacement time‐histories capture the main features of real earthquake ground motions, including the intensity, duration, spectral content, and peak values. Furthermore, the statistics of their resulting elastic response spectra closely agree with both the median and the variability of response spectra of recorded ground motions, as reflected in the existing prediction equations based on the NGA database. The proposed method can be used in seismic design and analysis in conjunction with or instead of recorded ground motions. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd. 相似文献
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传统的傅里叶变换因缺乏信号局域性的信息,无法对地震波等非平稳信号进行全面描述,时频分析通常是分析非平稳信号较好的工具.本文利用大柴旦地震台记录到的2013年6月5日青海海西5.0级地震波形,采用赵-阿特拉斯-马克时频分布（ZAM）分别研究了该地震P波、S波段的时间-频率特征.研究结果很好地解释了地震波的非平稳性,较全面地展示了地震波的衰减特征. 相似文献
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汶川与昆仑山强烈地震激发的地球自由振荡频谱的对比分析 总被引：2，自引：2，他引：0
强烈地震激发的地震波信息非常丰富,高频信息能量部分会在小范围短时间内迅速衰减,而低频信息特别是较低频信息能量部分则衰减较慢,会绕地球很多圈后才会消耗殆尽,从而激发地球的自由振荡.虽然地球自由振荡的固有频率不变,但不同震源机制的地震激发的地球自由振荡频率成分会随着震级、震源机制、方位等的不同而有显著差别.本文利用2008年5月12日汶川(Mw7.9)地震与2001年11月14日昆仑山(Mw7.8)地震这两个能量震级相当但震源机制不同的地震,基于地震波传播理论,考虑横向各向同性PREM地球模型并融合Crust2.0地壳模型、S20RTS地幔模型及PREM径向衰减模型,利用谱元法结合高性能并行计算,对这两次强烈地震激发的全球地震波传播进行了数值模拟,计算它们激发的地球自由振荡频谱特征差异.计算结果显示了汶川地震的逆冲-走滑特性及昆仑山地震的水平左旋走滑特征.利用理论计算得到的地震波动记录进行功率谱密度估计对比分析,研究结果显示这两次强烈地震释放的低频信息能量大小相当,但总体上看昆仑山地震释放的能量略小于汶川地震的.对比分析表明,不同地震激发的地球自由振荡模式在同一台站处的发育程度不同;同一地震激发的地球自由振荡在不同台站处记录到的振型频率成分也有很大差异.对于不同地震激发的地球自由振荡,有一些频率成分共同出现,表现为地球自由振荡功率谱能量均较大;也有一些振型由于相长干涉,仅在某些地震中被激发而得以良好发育,表现为功率谱能量明显较大;而一些振型由于相消干涉,在一些地震激发方式下被压制,表现为功率谱能量明显很小,甚至接近于0.计算结果清楚地显示了不同地震激发方式下地球振荡模式丰富而复杂的特性,需要对不同地震激发的地球振荡信息进行综合深入的分析,才能对地球内部结构尤其横向不均匀特性给予全面的科学解释. 相似文献
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本文在对实际地震加速度记录统计分析的基础上,给出了能够合理描述地震动强度非平稳特性的参数及其取值范围;然后引入实验设计方法,建立了适合于地震动强度非平稳特性参数分析的实验设计算法,用来分析地震动强度非平稳特性参数的变化对结构响应的影响;最后通过与近似技术相结合,建立了地震动强度非平稳特性参数与结构响应之间的近似定量关系模型.结果表明,本文提出的实验设计方法适合于对地震动强度非平稳特性参数进行分析,该方法在有效地减小计算量的同时,获得了结构响应与参数变化之间的对应关系.基于实验设计方法进行的特性参数方差分析结果表明:地震动的稳态持时对结构地震响应的影响比较显著;对于周期较小的结构,特性参数之间的交互作用对结构地震响应的影响显著,但当周期大于1 s时,则不显著.本文建立的近似定量关系模型能够较好地反映不同特性参数、不同周期结构动力响应之间的联系,为工程实践中基于结构特性合理设置地震动特性参数、合成或挑选地震加速度时程提供理论依据. 相似文献
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Time history methods to perform structural dynamic analysis for vulnerability, seismic risk and structural performance studies are frequent in all kinds of projects. To apply these methods it is necessary to have earthquake acceleration records consistent with the seismic characteristics of the zone where the structure or facilities will be constructed. In regions where seismic activity is important but recorded history is scarce, the simulation of acceleration records becomes necessary.In the present work, a methodology to simulate artificial acceleration records is presented. This methodology is based on the theory of non-stationary random processes with evolutive power spectral density function. The random process model proposed uses the definition of the Boore power spectral density function, in order to take into account the seismic mechanism of the zone. The zone of Mendoza, in the province of Cuyo in Argentina close to the border with Chile, was selected to make applications of the theory. This zone was selected because it has important seismic activity but the information about this activity is scarce. To evaluate the performance of the method some response and seismic variables such as response spectra, Arias evolutionary intensity, and power spectra were computed. The results were compared with actual earthquake data obtained in the region. 相似文献