【摘要】：強震動記錄經(jīng)歷了從模擬記錄到數(shù)字記錄近一個世紀的發(fā)展。強震動記錄數(shù)據(jù)處理是從記錄中去除誤差獲得準(zhǔn)確地震動信息的最重要步驟之一,而基線校正是強震動數(shù)據(jù)處理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。基線校正方法對從強震動記錄獲取到永久位移的結(jié)果有著巨大的影響�，F(xiàn)有方法從最早的主觀經(jīng)驗方法到現(xiàn)在發(fā)展出了一些自適應(yīng)的方法,但在永久位移的獲取上還存在著一定的不確定性,計算效率也有待進一步提升。針對從水平向強震動記錄中直接獲取水平面內(nèi)永久位移這一問題,本文在總結(jié)現(xiàn)有方法的基礎(chǔ)上,通過算例分析,提出一種自適應(yīng)強震動記錄基線校正方法。論文基于集集地震、汶川地震和尼泊爾地震三次典型大地震事件獲取的大量近場強震動數(shù)據(jù),結(jié)合已有研究結(jié)果,基線校正方法中參數(shù)選取對結(jié)果的影響,并給出了三次典型地震中近場臺站的水平向永久位移。本文的主要工作如下:(1)對現(xiàn)有國內(nèi)外基線校正方法進行了總結(jié)和比較�；�偏移的原因非常復(fù)雜,針對不同的地震事件,基線偏移的原因并不一致,其主要原因強地面運動引起的強震動記錄儀位移。結(jié)合基線偏移的原因和地震事件前后記錄的基本物理意義,本文歸納總結(jié)了現(xiàn)有基線校正方法的處理標(biāo)準(zhǔn),即地震事件前后加速度時程應(yīng)收斂于0值,速度時程收斂于0值,位移時程在地震事件前收斂于0,地震事件后收斂于一個確定值。結(jié)合算例論述了現(xiàn)有方法的不足之處�，F(xiàn)有基線偏移處理方法可分為濾波方法、基線模擬方法和實驗方法三種方法,這三種方法當(dāng)中基線模擬方法應(yīng)用最為廣泛,數(shù)據(jù)處理效果最為優(yōu)良�；�模擬方法中又分為單參數(shù)方法、雙參數(shù)方法和多參數(shù)方法,三種方法各有優(yōu)勢,以單參數(shù)和雙參數(shù)方法應(yīng)用最廣。單參數(shù)方法處理效率高,使用簡潔,雙參數(shù)方法處理效果佳,便于進行自動化處理。(2)在對現(xiàn)有方法的基礎(chǔ)上,本文著眼于水平永久位移的基本物理性質(zhì),提出了基于角度變化多次校正擬合的處理方法,采用MATLAB程序?qū)⒋Ｕ涗泟澐譃槎鄠�不同的校正區(qū)間多次校正并對結(jié)果進行概率統(tǒng)計分析。得到較為確定的水平向永久位移并基于永久位移獲得最終校正后的強震動加速度記錄。并分析了該方法中區(qū)間劃分和擬合對結(jié)果的影響,確定最終相關(guān)方法參數(shù)的選取。根據(jù)TCU079和051WCW兩個典型臺站的處理過程分析,本次研究中提出對單參數(shù)擬合段分段的最佳數(shù)目為17段,并應(yīng)該在計算中考慮首尾的邊界效應(yīng)去除兩個最小分段。采用概率分布擬合方式能有效的得到某一角度的永久位移值。對所有角度永久位移值的正弦擬合可以有效去除單一角度上永久位移值的誤差。(3)對集集地震,汶川地震和尼泊爾地震等多個地震中獲取的大量典型近場強震動記錄應(yīng)用該基線校正方法,其結(jié)果表明,該方法能夠自適的對強震動記錄進行有效的基線校正獲取較為準(zhǔn)確的永久位移。對集集地震中的8個近場臺站的校正結(jié)果表明,該方法在獲取水平向永久位移的應(yīng)用中有較大優(yōu)勢。而對汶川地震中的37個臺站校正結(jié)果則并不全都與已有研究相符合。其原因是本方法應(yīng)用中有著較為嚴苛的應(yīng)用假設(shè),而少數(shù)情況中近場臺站獲取的強震動記錄是無法滿足該方法的應(yīng)用假設(shè)。對尼泊爾地震的應(yīng)用則表明,該方法在軟土場地臺站應(yīng)用時需考慮到場地引發(fā)的非線性效應(yīng),雖然通過正弦擬合的方法能獲取有參考價值的近場臺站的水平向永久位移。對于非線性基線偏移的校正方法還有待進一步的研究。綜合上述三個典型地震的應(yīng)用分析,本方法在研究近場強震動水平向永久位移時有較好的應(yīng)用前景,但是在一些特殊情況下該校正方法仍存在一定局限性,在擬合校正方法上還有待進一步改進。
【圖文】：

川地震中 051JYC 臺站東西向加速度記錄 Iwan 方法選取的參數(shù) t及速度時程基線擬合結(jié)果川地震中051JYC臺站中東西向加速度記錄的Iwan方法到達了50cm/s2閾值的時刻，t2為該記錄最后一次到達閾程的擬合結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，t1時刻并不能很好的描述記錄程中的基線偏移分段也不能很好的由 t1、t2兩個參數(shù)確度閾值難以得到正確的兩個基線偏移擬合的時間參數(shù)。多研究表明，基線偏移的主要原因十分復(fù)雜，很多時候應(yīng)引起，因此 Iwan 方法在很多情況下無法進行有效應(yīng)人員推廣了 Iwan 方法，指出對參數(shù) t1和 t2的選取不應(yīng)該采用更為合理的自由參數(shù)方法。在此基礎(chǔ)之上，吳健07，2008）結(jié)合對近場強震動的觀測，，提出了一個更加這種校正方法獲得了較為良好的應(yīng)用，一般稱為 Wu &原因和校正準(zhǔn)則分析可以知道，校正后的位移時程表現(xiàn)

圖 2-2 汶川地震 051MXD 臺站東西向加速度記錄線初始化后的加速度記錄進行一次數(shù)值積分。得到圖 2-3 所示的對速度時程進行數(shù)值積分獲得位移時程如圖 2-4 所示。圖 2-3 汶川地震 051MXD 臺站記錄的基線偏移的速度時程中對于位移時程圖，計算得到 tPGD為 40.73s，tD0為 42.02s。根據(jù)
【學(xué)位授予單位】：中國地震局工程力學(xué)研究所
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：P315.7

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本文編號：2632182