基于自貢臺(tái)陣加速度記錄的地震動(dòng)空間變化特性分析

阿布都瓦里斯 俞瑞芳 俞言祥

（中國(guó)地震局地球物理研究所，北京 100081）

地震時(shí)從震源釋放出來(lái)的能量以地震波的形式傳至地表，地表各點(diǎn)接收到的地震波是經(jīng)由不同路徑、不同地形地質(zhì)條件而到達(dá)的，因而反映到地表各點(diǎn)的振動(dòng)必然存在差異。對(duì)于平面尺寸較小的建筑物（如一般的工業(yè)與民用建筑），地震動(dòng)空間變化的影響通常可以忽略不計(jì)。但是地震動(dòng)空間變化對(duì)于大跨度的空間結(jié)構(gòu)，如長(zhǎng)大橋梁、大底盤聯(lián)體結(jié)構(gòu)、隧道、大壩、渡槽，以及管線、輸電塔等生命線工程將產(chǎn)生重要影響。

采用 2008年汶川地震時(shí)四川自貢臺(tái)陣記錄到的加速度記錄，基于不同臺(tái)站間相干函數(shù)隨頻率和空間距離的變化，對(duì)地震動(dòng)空間相關(guān)特性進(jìn)行了分析。自貢臺(tái)陣布設(shè)于 2007年，位于我國(guó)四川省自貢市西山公園內(nèi)，由8個(gè)臺(tái)站組成。此臺(tái)陣各臺(tái)站間的空間相對(duì)距離在52～400 m之間變化，因此非常適合于工程尺度內(nèi)相干函數(shù)的研究。

對(duì)自貢臺(tái)陣記錄到的加速度記錄進(jìn)行了簡(jiǎn)單基線校正，并對(duì)不同臺(tái)站間的時(shí)間擾動(dòng)進(jìn)行了修正?；谛拚蟮募铀俣扔涗?，分別對(duì)兩個(gè)水平向（東西向、南北向）和垂直向的地震動(dòng)場(chǎng)相干函數(shù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)計(jì)算，分析了各方向上地震動(dòng)的相干函數(shù)隨空間距離和頻率的變化規(guī)律。結(jié)果表明：

（1）在頻率小于2時(shí)，相干函數(shù)的取值基本上都大于0.9。但隨著頻率的增加，相干函數(shù)隨空間距離的增加而遞減的趨勢(shì)明顯。

（2）相干函數(shù)隨頻率的增大有減小的趨勢(shì)，但是在地震動(dòng)譜比曲線的峰值附近，往往伴隨著相干函數(shù)值的顯著變化。

（3）場(chǎng)地條件對(duì)相干函數(shù)的影響和頻率的變化有關(guān)，頻率越大，影響越明顯。

（4）不同方向的地震動(dòng)相干函數(shù)的變化有一定的差異。此外，本文對(duì)現(xiàn)有的相干函數(shù)模型進(jìn)行了對(duì)比分析，就此次地震記錄選取了合適的相干函數(shù)模型，并擬合得到了模型的參數(shù)。

由于自貢臺(tái)陣離汶川地震震中約 200多千米，為大震遠(yuǎn)場(chǎng)條件下地震動(dòng)空間相關(guān)特性的分析提供了可能。需要指出的是，自貢臺(tái)陣中，臺(tái)站 Z0位于土層上，其他臺(tái)站Z1-Z7都位于基巖上，由于地震波在基巖中的傳播規(guī)律在不同地區(qū)比較接近，因此，本研究成果可以用于其他地區(qū)作為基巖地震動(dòng)輸入，來(lái)獲得土層表面的多點(diǎn)輸入。