基于地震学的地震动衰减关系及其可实用性

为缺乏强地震动观测数据的地区，研究基于地震学的区域强地震动衰减关系的建立方法。使用更多的地震台网观测数据，建立日本东北地区的地震动衰减关系，与当地实际观测数据和经验性衰减关系比较，进一步完善申请人参加发展的基于地震学的地震动衰减关系建立方法。使用我国区域地震观测台网记录，研究获取区域地壳介质参数的途径。与区域参数密切结合，建立我国东南沿海、华北和西南地区的地震动衰减关系，开发计算程序。通过3-5个工程场地的地震安全性评价和2个小范围区域的基岩场地地震动峰值区划等实际应用，形成嵌入地震危险性计算程序的模块，为工程场地地震安全性评价和地震区划提供新的技术方法和可实际应用的新成果。

强地震动衰减是工程地震学的一个重要研究方向，大多数衰减关系是经验性的，研究基础是强地震动的观测数据。而世界上大多数国家或地区尚缺少足够的强地震动观测数据，难以直接建立区域经验性的衰减关系。本项目提出、发展了基于地震学的地震动衰减关系研究方法。借助宽频带数字地震观测台网小震记录联合反演区域震源谱和衰减参数的方法，这些参数控制近场地震动的强度和随距离衰减的速率，通常多不能直接量测到。在得到这些体现区域特征参数的基础上，建立地震动衰减关系。主要工作包括：（1）在强震和测震数据都丰富的日本东北地区验证。借助测震数据建立的衰减关系，与强震记录和符合程度好于部分经验性衰减关系。同时，说明了基于随机振动理论的简化均是以平稳随机过程理论为基础的，用于强烈非平稳的地震动时程，即便是只考虑相对平稳的强烈震动段亦颇受质疑。可以利用地震动的傅里叶幅值谱和一个随机相位谱结合直接生成时程，从中读取峰值，取不同相位谱多次合成时程的稳定峰值平均值作为峰值的期望值，故改称基于地震学的地震动衰减关系。（2）以我国强震记录相对较多的川滇地区为例，建立区域地震动衰减关系，用电子表格的形式嵌入到地震危险性分析程序中，提高在地震区划中的计算效率。通过四川某工程场地地震安全性评价，说明方法的可实用性。将反演的区域参数用于有限断层混合震源模型合成汶川地震两个近场基岩台站的地震动，与实际记录比较说明可靠性。（3）以强震记录较少的兰州地区为例，建立地震动衰减关系，编制研究区域的区划图，并与现行的区划图比较。（4）在建立华北地区衰减关系的过程中，探讨了联合反演得到高频截止项参数kappa (κ)的方法。（5）在建立东南沿海地区（福建省和广东省）衰减关系的过程中，选用两种计算κ的方法，尝试直接用测震数据得到κ值。借助有限断层混合震源模型，合成了九龙江断裂6.0级地震中5个试算点的地震动，并与经验性给出区域参数得到的试算点反应谱比较，本研究结果偏高，原因是反演参数值比经验性给出的数值大。.项目成果共在国内外公开发表学术论文25篇。为进一步的研究工作奠定了总体框架基础。