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海域近斷層脈沖型地震動特性——以2016年 Mw6.0 日本Off-Mie地震為例

發布時間： 2023-12-01 點擊數量：15146

研究背景：

隨著沿海經濟的發展，許多跨海大橋和石油平臺相繼建成。盡管海域和陸域地震動存在差異，特別是近斷層地震動，但陸域地震動記錄仍被用于海洋結構的抗震分析。因此對海域地震動特性的探究很有必要，雖然已有一些研究對海域地震動特性進行了探討，但對海域近斷層地震動，特別是海域脈沖型地震動的研究仍然很少。本研究識別并提取了2016年日本Off-Mie地震(M_w = 6.0)的海域脈沖型地震動，并探討了海域近斷層脈沖型地震動的特性。

研究方法及結果：

分析了2016年日本Off-Mie Mw 6.0地震的海域近斷層地震動特征。將海域近斷層地震動的PGA、SA、PGV、D_S5-75和D_S5-95與陸域預測模型進行對比。將阻尼比為5%的歸一化反應譜下的海域近斷層地震動與中國、美國和日本的設計譜進行了比較。利用HHT方法識別和提取了海域脈沖型地震動（圖1），分析了這些海域脈沖型地震動的脈沖參數特征、時頻特征和反應譜特征。一些值得注意的發現包括:

1）在0.5 ~ 5.0 s周期內的SA值以及PGV值通常高于陸上經驗關系預測值。相比于Off-Mie地震事件的海域地震動歸一化反應譜，中國、美國和日本抗震設計規范的設計譜都低估了海域近斷層地震動的最大譜值；無脈沖效應的海域近斷層地震動顯著持時大于陸域模型的預測值（圖2）。

2）與陸域脈沖型地震動比較，Off-Mie地震的海域脈沖型地震動的脈沖周期大于相同震級的陸域脈沖型地震動。當斷層距小于20 km時，海域脈沖型地震動的脈沖幅值超過選取的陸域脈沖型地震動的脈沖幅值。

3） Hilbert譜分析表明，海域脈沖型地震動的主要頻率范圍為0 ~ 4 Hz，低于陸域脈沖型地震動的主要頻率范圍。四分之三的海域脈沖型地震動記錄的動力放大系數最大值對應的周期長于設計譜的特征周期。在中長周期段，海域脈沖型地震動記錄的動力放大系數大于陸域脈沖型地震動記錄（圖3）。

該成果發表在國際期刊《Soil Dynamics and Earthquake Engineering》（Jinjun Hu*, Longbing Ding, Xutong Zhou, Mingji Liu, Jingyang Tan. Offshore near-fault pulse-like ground motions: An insight into the DONET1 seafloor ground motions from the 2016 Mw6.0 Off-Mie earthquake in Japan. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 2024, 176: 108326. DOI: https://doi.org/10.1016/j.soildyn.2023.108326）（IF：4.0，*通訊作者）。

圖1 部分海域脈沖型地震動記錄：（a）KME17臺站，（b）KME18臺站，（c）KME19臺站，（d）KME20臺站

圖2 2016年Mw6.0 Off-Mie地震的顯著持時與陸域GMPEs的比較:(a) D_S5-75和(b) D_S5-95

圖3 (a)陸域設計譜、海域和陸域脈沖型地震動記錄的水平向歸一化反應譜; (b) 陸域設計譜的水平向歸一化反應譜與海域和陸域脈沖型地震動記錄的水平向歸一化反應譜的均值

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