基于广义S变换的滇西南场地地震效应研究

In 2014,3 earthquakes with magnitude larger than 5.9 occurred in Jinggu county,Yunnan Province,and caused serious disasters in that areas. Fortunately, strong motion observation network in southwestern Yunnan had been completed since 2007, from that time to 2014, 67 stations in southern Yunnan region recorded a lot of strong motion records. The aim of this project is to study site effects using these strong motion records. At first, Generalized-S-Transform method is introduced to filter surface wave and noise components from strong motion records, this Time-frequency Filtering process will greatly enhance the Signal-to-Noise Ratio(SNR) of strong motion records. Then, Horizontal-to-Vertical Ratio (H/V) method is introduced to invert seismic response for soil layers beneath a single station. Finally,based on upper analysis, seismic response characteristics of the sites in southern Yunnan region had been divided into different partitions, and compared with damage of the earthquakes which had been occurred. Otherwise, inner connection of seismic response characteristics and actual damage is revealed. It can be provided as a reference for future earthquake disaster prevention and rapid assessment. Meanwhile, studying of the relationship between site class of station grounds and their seismic response characteristics can offer some good suggestions for classification of actual construction sites.

2014年景谷共发生了三次5.9级及以上地震，给当地造成了严重的灾害。幸运的是云南西南部强震台网在2007年就已经建成，自2007年至2014年滇南区域67个强震台站记录到大量的强震记录。本课题拟对这些强震记录进行地震场地效应研究。为了去除强震记录中的面波和噪声成分，本课题引进广义S变换方法，对强震数据进行时频滤波处理，这将大大提高强震记录的信噪比。然后我们使用H/V谱比方法反演单台下方土层场地响应特征。在此基础上，对滇南地区场地响应特征进行分区，与已发生的地震的震害情况进行对比分析，揭示场地响应特征与实际震害的内在联系，为今后抗震预防及大震灾害快速评估提供参考；同时，通过研究台站下方场地类别与场地地震响应特征的关系，为建筑场地类别划分提出一些建议。

本项目收集、整理了滇西南地区（东经99°-104°；北纬21°-26°）范围内2007年-2014年间的强震记录数据，使用这些数据对HVSR方法在强震记录中的适用性进行了研究。项目组分析研究了强震记录中震源参数、震中距、记录方位角、记录峰值加速度、台站场地条件和不同波动成分等信息参数对HVSR谱比结果的影响，发现：在使用HVSR方法进行场地地震效应研究时，强震记录和地脉动记录存在较大地不同；使用强震记录可以获得更多的震源和台站场地参数信息，但这同时也相应增加了强震数据使用时的难度；强震记录中不同波动成分的HVSR谱比曲线在幅值和谱型上差别很大，建议仅使用S波进行HVSR方法研究。项目组使用广义S变换分析了强震记录中背景噪声的特征，并设计了基于广义S变换的阈值滤波器，使用此滤波器对强震记录进行了去噪处理，并对比了去噪前后强震记录位移的时程曲线，其结果显示使用该滤波器去噪的强震数据较去噪前有了较明显地改善。.项目组选出了2007年6月3日的宁洱6.4级地震附近的各强震台站记录的强震数据，根据上文中强震记录各因素对HVSR谱比曲线影响的研究结果，对各台站记录的强震数据进行挑选和预处理（选择震级、震中距、方位角及震动幅值较接近的记录；预处理包括方位角旋转、基于广义S变换的阈值滤波器滤波、基线校正和谱平滑处理）。最后使用HVSR方法得出了以上强震记录的HVSR谱比曲线，并与项目组收集的宁洱6.4级地震现场调查资料进行了对比，揭示了场地响应特征与实际震害的内在联系，为今后抗震预防及大震灾害快速评估提供了参考。