中国地震局工程力学研究所科研亮点：海域近断层脉冲型地震动特性—

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科研亮点：海域近断层脉冲型地震动特性——以2016年 Mw6.0 日本Off-Mie地震为例
发布时间：2023/12/01

研究背景：

随着沿海经济的发展，许多跨海大桥和石油平台相继建成。尽管海域和陆域地震动存在差异，特别是近断层地震动，但陆域地震动记录仍被用于海洋结构的抗震分析。因此对海域地震动特性的探究很有必要，虽然已有一些研究对海域地震动特性进行了探讨，但对海域近断层地震动，特别是海域脉冲型地震动的研究仍然很少。本研究识别并提取了2016年日本Off-Mie地震(M_w = 6.0)的海域脉冲型地震动，并探讨了海域近断层脉冲型地震动的特性。

研究方法及结果：

分析了2016年日本Off-Mie Mw 6.0地震的海域近断层地震动特征。将海域近断层地震动的PGA、SA、PGV、D_S5-75和D_S5-95与陆域预测模型进行对比。将阻尼比为5%的归一化反应谱下的海域近断层地震动与中国、美国和日本的设计谱进行了比较。利用HHT方法识别和提取了海域脉冲型地震动（图1），分析了这些海域脉冲型地震动的脉冲参数特征、时频特征和反应谱特征。一些值得注意的发现包括:

1）在0.5 ~ 5.0 s周期内的SA值以及PGV值通常高于陆上经验关系预测值。相比于Off-Mie地震事件的海域地震动归一化反应谱，中国、美国和日本抗震设计规范的设计谱都低估了海域近断层地震动的最大谱值；无脉冲效应的海域近断层地震动显著持时大于陆域模型的预测值（图2）。

2）与陆域脉冲型地震动比较，Off-Mie地震的海域脉冲型地震动的脉冲周期大于相同震级的陆域脉冲型地震动。当断层距小于20 km时，海域脉冲型地震动的脉冲幅值超过选取的陆域脉冲型地震动的脉冲幅值。

3） Hilbert谱分析表明，海域脉冲型地震动的主要频率范围为0 ~ 4 Hz，低于陆域脉冲型地震动的主要频率范围。四分之三的海域脉冲型地震动记录的动力放大系数最大值对应的周期长于设计谱的特征周期。在中长周期段，海域脉冲型地震动记录的动力放大系数大于陆域脉冲型地震动记录（图3）。

该成果发表在国际期刊《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，*通讯作者）。

图1 部分海域脉冲型地震动记录：（a）KME17台站，（b）KME18台站，（c）KME19台站，（d）KME20台站

图2 2016年Mw6.0 Off-Mie地震的显著持时与陆域GMPEs的比较:(a) D_S5-75和(b) D_S5-95

图3 (a)陆域设计谱、海域和陆域脉冲型地震动记录的水平向归一化反应谱; (b) 陆域设计谱的水平向归一化反应谱与海域和陆域脉冲型地震动记录的水平向归一化反应谱的均值