主要地震动参数衰减模型总结

张文蕾

摘 要：地震动参数衰减模型的确定有着十分重要的工程意义，作者比较系统地总结了主要地震动参数衰减模型的形式及内涵，并介绍了这些模型的适用范围。

关键词：地震动参数;模型;工程意义

地震产生的地震波到强震观测台站的过程相当复杂，因此地震动参数衰减模型的确立也有着由简单到复杂、由考虑单一因素到多因素的发展历程。

一、主要地震动参数衰减模型介绍

上个世纪八十年代地震动参数的衰减模型都较为简单，随着近年来强震观测资料的进一步积累、计算方法的发展、强震观测台站场地条件的勘察，地震动参数的衰减模型变的复杂起来，但不论何种地震动参数衰减模型基本上都在考虑以下三种因素的情况下建立起来的：

①震源;②距离参数;③场地条件。

考虑上述三种条件建立的地震动参数衰减模型可由下式表达：

（1）

上式中Y为地震动参数;a1为常数;f1（M）为震源项;f2（M，R）为震级距离项;f3（P）为场地条件函数;ε为误差。

f1（M）常用下式表达：

（2）

式5.2的定义主要考虑地震动幅值的对数值与震级成正比。

f2（M，R）可用下式表达：

（3）

上式中为几何衰减项，为非弹性衰减项，为近场饱和项，它的作用是避免距离为0时地震动参数无限扩大。几何衰减衰减项中会随着震级的变化而变化因此可以将用下式表达：

（4）

为场地条件函数或地震构造函数项，常用的做法是用场地类型分类代替此项，或是利用修正量代替，如强震观测台站的覆盖层厚度、覆盖层30m的平均剪切波速、盆地构造等。为了将地震动参数衰减的各种因素以线性的形式表达出来， 常以对数形式表达地震动参数的衰减关系：

（5）

国内外主要的研究成果有：

Campbell在1981年利用全世界范围内Ml5.0～7.7的地震统计了震源深度25km以内的地震动参数衰减关系：

（6）

Joyner和Boore（1981）在考虑非弹性衰减的情况下，推导了美国加州地区地震动参数衰减关系：

（7）

（8）

上式中S为场地条件（岩石取0，土壤取1）

Crouse等1991年根据类似的模型，推导了断层未出露地表地区的地震动参数衰减关系：

（9）

上式中h为震源深度。

Campbell在1997年将断层类型，场地条件考虑到衰减关系模型中，以Ml >5，且断层距R≤60的强震观测资料推导了如下衰减关系：

（10）

上式中，d断层距、F为断层类型（根据断层类型取1或0），SSR、SHR为场地分类项，其中软土场地SSR=1， SHR=0，岩石场地SSR=0， SHR=1。

Sadigh等根据根据加州地区MW >4，且断层距小于100km的强震记录，根据MW >6和MW ≤6.5的原则分别推导了两种衰减关系式即：

（11）

（12）

霍俊荣、俞言祥、李小军等根据我国丰富的地震烈度资料，通过既有烈度资料又有观测记录的美国西部地区，转化得到了我国不同地区的地震动参数衰减关系，采用的模型是：

（13）

二、结语

本文总结了主要地震动参数衰减模型的形式及内涵，希望能和同行们共同开展这个领域内的研究工作。