基于地震记录和地脉动的场地速度结构探查研究

摘要

增强速度结构探测能力，是地震动模拟、震源破裂过程和场地速度结构反演等研究中的核心问题，对地震学和工程地震学的研究都具有重要意义。近年来，近场强震记录的大量积累，为利用天然地震探测场地速度结构提供了便利；而可随时随地观测的地脉动记录，以及地震台站长时间连续背景噪声记录，为探测场地特征参数提供了数据基础和可能。本文利用地震记录和地脉动及台站背景噪声等数据，研究了快速测定场地速度结构的方法和途径。本文所做主要工作及研究成果包括：
　　1.详细推导、分析了单台地震图法的理论基础和反演目标函数，结合场地特征参数及震源时间持时对Ps波与P波延时影响的数值分析，给出了地震记录的筛选原则；提出了以 P波径向分量与竖向分量幅值比作为新增反演目标函数的改进方法；基于武都地震台的地震记录反演了台址场地波速结构，通过与地震勘探法和钻孔法测试结果对比，考察了改进方法的精度和效率。结果表明，本文改进的方法使反演精度提高了8.6％，反演搜索能力得到了显著提高。
　　2.搜集了克拉玛依市周边7个地震台站，30天连续背景噪声数据，利用互相关法提取了该地区5s~30s短周期频散曲线，并与AK135模型及新疆地区已有研究结果进行了比较。本文选取台站间距小，提取到了短周期的频散曲线，结果显示克拉玛依地区靠近加依尔山一侧的群速度和相速度要大于靠近准格尔盆地一侧；本文所提取的频散曲线，为反演速度结构提供了重要基础。
　　3.通过对哈尔滨市37个场地的地脉动单点三分量观测，研究了地脉动单点谱比卓越频率与场地覆盖层厚度、不同深度等效剪切波速以及特征周期等场地特征参数之间的相关性；通过不同区域相关关系的对比，探讨了利用地脉动单点谱比法快速测定场地特征参数的精度。结果表明：地脉动 H/V谱比卓越周期与场地覆盖层厚度存在明显相关性，与覆盖层等效特征周期Ts大体相当，而与等效剪切波速Vs20和Vs30以及等效周期Ts20和Ts30相关性不明显。

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第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 基于地震记录的探测方法

1.3 基于地脉动的探测方法

1.4 章节安排

第二章 基于单台地震记录的剪切波速度结构反演

2.1 引言

2.2 单台地震图法的理论基础

2.3 地震记录筛选条件分析

2.4 反演目标函数改进

2.5 单台地震图法在陇南市武都区的适用性分析

2.6 本章小结

第三章 基于背景噪声的克拉玛依面波频散特性研究

3.1 引言

3.2 背景噪声互相关方法的基本原理

3.3 数据来源

3.4 数据处理及分析

3.5 结果分析

3.6 本章小结

第四章 基于地脉动谱比法的场地特征参数快速测定

4.1 引言

4.2 H/V谱比法的基本原理

4.3 地脉动观测和钻孔资料收集

4.4 地脉动H/V谱比计算与分析

4.5 地脉动H/V谱比卓越频率与场地特征参数相关性分析

4.7 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 主要工作和结论

5.2 问题与展望

附录1 本文所用余震记录时程曲线

附录2 哈尔滨市地脉动H/V谱比曲线

参考文献

致谢

作者简介

攻读硕士期间发表的文章

攻读硕士期间参与的科研项目