地震动峰值加速度衰减关系对中国西部地区的适用性分析

周典; 李小军

doi:10.11899/zzfy20190305

地震动峰值加速度衰减关系对中国西部地区的适用性分析

doi: 10.11899/zzfy20190305

周典^1,,
李小军^{1, 2, ,}

1.
中国地震局地球物理研究所, 北京 100081
2.
北京工业大学建工学院, 北京 100124

基金项目:

国家重点研发计划 2018YFC1506400

国家自然科学基金 U1839202

国家自然科学基金 51421005

详细信息

作者简介:
周典, 女, 生于1994年。硕士研究生。主要从事地震动特性与衰减规律研究工作。E-mail:njzhoudian@sina.com

通讯作者:
李小军, 男, 生于1965年。研究员。主要从事地震波动数值模拟研究工作。E-mail:beerli@vip.sina.com

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出版历程
- 收稿日期: 2019-04-11
- 刊出日期: 2019-09-01

Analysis and Application of Attenuation Relationships for Peak Accelerations of Ground Motion in Western China

Zhou Dian^1
,,
Li Xiaojun^{1, 2
, ,}

1.
Institute of Geophysics, China Earthquake Administration, Beijing 100081, China
2.
College of Architecture and Civil Engineering, Beijing 100124, China

摘要

摘要: 地震动参数衰减关系描述了地震动参数随震级和距离等因素的变化情况，选取合适的地震动衰减关系是地震危险性分析中确定工程场地地震动参数的关键环节。本文收集、整理和分析了中国西部地区2012年3月9日—2017年9月16日间发生的42次地震事件中获取的强震动记录资料，并选择了3个国际上基于不同地区强震动记录数据建立的地震动加速度衰减关系(ASB11、SCEMY97和LLCS11)，开展了加速度衰减关系计算结果与中国西部强震动记录值的对比研究。比较了衰减关系峰值加速度的预测中值与实际记录值之间的差异，并分析了其残差随震级和距离的变化。得到了以下结论：①相比于SCEMY97和LLCS11，ASB11更适合于中国西部地区；②研究中国西部地区的衰减关系时，有必要考虑高频地震动的震级饱和现象。同时，对于如何修正已有衰减关系以使其更适合于中国西部地区给出了相应的建议。
- 中国西部 /
- 衰减关系 /
- 峰值加速度 /
- 震级 /
- 震中距
Abstract: The ground motion attenuation relationship depicts how ground motion parameters vary with factors such as magnitude and distance. It is critical to choose an appropriate attenuation relationship in determining the ground motion parameters for engineering sites in seismic hazard analysis. In this study, ground motion records from 42 earthquake events happened from 9 March 2012 to 16 September 2017 in western China were collected, sorted and analyzed. Three attenuation relationships for peak accelerations (ASB11, SCEMY97, LLCS11) worldwide, built with data from different regions, were compared with these record data. Through comparing the peak accelerations calculated by the three chosen attenuation relationships with the recorded peak accelerations, and analyzing the relationships between residuals and magnitude and distance, we conclude out that ① ASB11 works better for western China than SCEMY97 and LLCS11; ② the magnitude saturation of high-frequency ground motions needs to be considered in developing attenuation relationship for western China. Moreover, suggestions were made on the revision of the attenuation relationships so that they might work better for western China.
- Western China /
- Attenuation relationship /
- Peak acceleration /
- M_W /
- Epic-center distance

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图 2 地震事件分布

Figure 2. The spatial distribution of earthquake events

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图 3 强震动台站分布

Figure 3. The location distribution of strong ground motion stations

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图 1 强震动记录的震级-震中距分布

Figure 1. The magnitude v.s. epic-center distance of strong ground motion records used in this study

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图 4 ASB14计算峰值加速度与实际强震动记录的残差随震级和距离的分布

Figure 4. The distribution of residuals between peak ground acceleration calculated using ASB14 and recorded against magnitude and distance

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图 5 SCEMY97计算峰值加速度与实际强震动记录的残差随距离和震级的分布

Figure 5. The distribution of residuals between peak ground acceleration calculated using SCEMY97 and recorded against magnitude and distance

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图 6 LLCS11计算峰值加速度与实际强震动记录的残差随距离和震级的分布

Figure 6. The distribution of residuals between peak ground acceleration calculated using LLCS11 and recorded against magnitude and distance

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表 1 地震事件基本信息

Table 1. Basic information of earthquake events

事件编号	地震时间	纬度/°N	经度/°E	矩震级M_W
1	2012年3月9日6:50	39.4	81.3	5.9
2	2012年9月7日11:19	27.5	104	5.6
3	2013年1月18日20:42	31	99.4	5.6
4	2013年3月3日13:41	25.9	99.7	5.4
5	2013年3月11日11:01	40.2	77.5	5.2
6	2013年3月29日13:01	43.4	86.8	5.4
7	2013年4月17日9:45	26.9	99.8	5.3
8	2013年4月20日8:02	30.3	103	6.6
9	2013年7月22日7:45	34.5	104.2	6.0
10	2013年8月30日13:27	43.8	87.6	5.3
11	2013年9月20日5:37	37.7	101.5	5.1
12	2014年5月24日4:49	25	97.8	5.7
13	2014年5月30日9:20	25	97.8	5.9
14	2014年7月9日5:52	39.3	78.3	5.0
15	2014年8月3日16:30	27.1	103.3	6.2
16	2014年8月17日6:07	28.1	103.5	5.1
17	2014年10月2日23:56	36.4	97.8	5.2
18	2014年10月7日21:49	23.4	100.5	6.1
19	2014年11月22日16:55	30.26	101.69	6.1
20	2014年11月25日23:19	30.18	101.73	5.7
21	2014年12月6日2:43	23.31	100.5	5.6
22	2014年12月6日18:20	23.31	100.5	5.5
23	2015年1月10日13:21	40.2	77.3	5.1
24	2015年3月1日18:24	23.5	98.9	5.3
25	2015年4月15日15:39	39.8	106.3	5.5
26	2015年7月3日9:07	37.6	78.2	6.4
27	2015年10月26日17:09	36.5	70.8	7.5
28	2015年11月23日5:02	38	100.4	5.2
29	2015年12月7日15:50	38.2	72.9	7.2
30	2016年1月14日5:18	42.19	84.12	5.1
31	2016年1月21日1:13	37.71	101.7	5.9
32	2016年5月18日0:48	26.1	99.53	5.0
33	2016年6月26日16:17	39.43	73.4	6.4
34	2016年9月23日1:23	30.1	99.61	5.2
35	2016年11月25日22:24	39.27	74.04	6.6
36	2016年12月8日13:15	43.83	86.35	6.0
37	2017年3月27日7:55	25.89	99.8	5.1
38	2017年6月3日18:11	37.99	103.56	5
39	2017年8月8日21:19	33.2	103.82	6.5
40	2017年8月9日7:27	44.27	82.89	6.5
41	2017年9月16日18:11	42.11	83.43	5.5
42	2017年9月30日14:14	32.27	105	5.1

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表 2 所用地震动峰值加速度衰减关系及相关参数

Table 2. Peak acceleration attenuation relations and their parameters adopted in this study

衰减关系编号	地区	震级M_W	震中距/km	参数
ASB14(Akkar等，2014)	泛欧和中东	4.0—7.6	＜200	R_JB，R_epi，R_hyp，M_W，V_S30，F_N，F_R
SCEMY97(Sadigh等，1997)	美国西部	3.8—7.4	＜200	R_rup(R_epi)，M_W，F_N，F_S
LLCS11(Lin等，2011)	中国台湾	3.5—7.6	＜240	R_rup(R_epi)，M_W

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表 3 残差与震级、距离的相关系数

Table 3. Residual-magnitude and residual-distance correlation coefficients

衰减关系编号	残差与震级的相关系数	残差与距离的相关系数
ASB14	-0.121235	0.495025
SCEMY97	0.138204	0.64689
LLCS11	0.0942092	0.582699

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