检索结果-内蒙古大学图书馆

振动与冲击 2022年第15期41卷 312-318页

作者：刘赫奕宋晋东李山有中国地震局工程力学研究所地震工程与工程振动重点实验室哈尔滨150080 地震灾害防治应急管理部重点实验室哈尔滨150080

地震事件识别是地震监测业务的基础性工作,特别是随着大规模地震台站建设、海量地震数据汇聚以及地震预警的发展,从连续波形记录中自动区分地震与地脉动噪声显得更加重要。以准确识别地震事件为目标,提出了一种基于生成对抗网络(generat... 详细信息

地震事件识别是地震监测业务的基础性工作,特别是随着大规模地震台站建设、海量地震数据汇聚以及地震预警的发展,从连续波形记录中自动区分地震与地脉动噪声显得更加重要。以准确识别地震事件为目标,提出了一种基于生成对抗网络(generative adversarial network,GAN)与随机森林(random forest,RF)的地震事件识别组合模型,该模型先利用生成对抗网络提取波形信号特征、再利用随机森林基于提取的波形信号特征将地震事件识别转化为地震与地脉动的分类问题。地震与地脉动各5378条数据的测试集研究结果表明,该模型对地震事件与地脉动的分类准确率均可以达到99%以上,地震事件识别率比较传统的长短时窗方法(short term averaging/long term averaging,STA/LTA)提高了23.56个百分点,表明该模型可以从地脉动中准确识别地震事件,并在地震监测与地震预警中具有应用前景。

关键词：生成对抗网络(GAN) 随机森林(RF) 地震地脉动地震预警

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基于中国强震动数据的PhaseNet网络捡拾P波到时研究

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世界地震工程 2024年第4期40卷 131-141页

作者：侯宝瑞代昊祯宋晋东李山有中国地震局工程力学研究所地震工程与工程振动重点实验室黑龙江哈尔滨150080 地震灾害防治应急管理部重点实验室黑龙江哈尔滨150080

快速和准确捡拾地震P波到时是地震预警技术的基础工作之一。PhaseNet等U形网络已在“谛听”测震数据集上取得良好的震相捡拾结果,旨在提升处理M L3.0以下的地震的能力。目前针对有限中国强震动数据的震相捡拾研究较少,地震预警主要是针... 详细信息

快速和准确捡拾地震P波到时是地震预警技术的基础工作之一。PhaseNet等U形网络已在“谛听”测震数据集上取得良好的震相捡拾结果,旨在提升处理M L3.0以下的地震的能力。目前针对有限中国强震动数据的震相捡拾研究较少,地震预警主要是针对处理M L3.0以上的地震。该研究以在地震预警中快速和准确捡拾地震P波到时为目的,直接迁移和构建PhaseNet的衍生网络,探究利用有限中国强震动数据重训的网络模型是否具有良好的捡拾P波表现。研究结果表明:PhaseNet及其衍生网络模型的精确度、召回率、F 1分数、捡拾误差均值(μ)和标准差(δ)约为0.942、0.930、0.937、-20 ms和200 ms左右,具有良好的捡拾P波到时精度和泛化性能;此外,PhaseNet及其衍生网络在高信噪比条件下捡拾效果良好,但对于低信噪比数据的捡拾效果仍有待提升。

关键词：深度学习中国强震动数据 P波到时捡拾 PhaseNet网络地震预警

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基于机器学习和迁移学习的地震预警震级估计

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世界地震工程 2024年第3期40卷 60-71页

作者：宋晋东梁坤正李山有朱景宝中国地震局工程力学研究所地震工程与工程振动重点实验室黑龙江哈尔滨150080 地震灾害防治应急管理部重点实验室黑龙江哈尔滨150080

震级估计是地震预警的重要环节之一。快速且可靠的震级估计可以为地震预警系统提供有效的地震预警信息。传统的地震预警震级估计方法主要利用从P波信号中提取单一的特征建立震级估计经验预测方程,且震级估计误差较大。为了提高地震预警... 详细信息

震级估计是地震预警的重要环节之一。快速且可靠的震级估计可以为地震预警系统提供有效的地震预警信息。传统的地震预警震级估计方法主要利用从P波信号中提取单一的特征建立震级估计经验预测方程,且震级估计误差较大。为了提高地震预警震级估计的可靠性以及探索机器学习方法在中国川滇地区地震预警震级估计的可行性,基于日本K-NET台网记录的强震动数据建立用于震级估计的机器学习预训练模型(CRnet-M),CRnet-M模型结合了卷积神经网络和循环神经网络;结合迁移学习和中国川滇地区的强震动数据,对预训练的CRnet-M模型进行微调和训练,进而建立了用于中国川滇地区的震级估计模型(TLCRnet-M)。研究结果表明:对于日本的测试数据集,在P波触发后3 s,和传统的地震预警震级估计方法相比,预训练的CRnet-M模型有更小的震级估计误差,且绝对误差在0~0.5震级单位范围内的百分比达到了86.89%;对于川滇地区的测试数据集,在P波触发后3 s,和传统的地震预警震级估计方法以及未使用迁移学习的CRnet-M模型相比,使用迁移学习的TLCRnet-M模型提高了震级估计的可靠性,且绝对误差在0~0.5震级单位范围内的百分比为76.25%。方法在一定程度上提高了地震预警震级估计的可靠性,且对于地震预警系统有一定意义。

关键词：地震预警机器学习神经网络迁移学习震级估计 P波

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基于LSTM神经网络的现地烈度实时估算模型——以JMA烈度为例

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世界地震工程 2024年第3期40卷 37-45页

作者：李山有肖莹卢建旗谢志南马强陶冬旺中国地震局工程力学研究所地震工程与工程振动重点实验室黑龙江哈尔滨150080 地震灾害防治应急管理部重点实验室黑龙江哈尔滨150080

如何快速并且准确估计目标场点烈度是地震预警中的关键问题。常用基于衰减关系的场点烈度估计和基于P波信息的现地烈度估计往往存在大震烈度低估的问题。本文提出了一种基于长短时记忆神经网络(logn short-term memery,LSTM)的现地JMA... 详细信息

如何快速并且准确估计目标场点烈度是地震预警中的关键问题。常用基于衰减关系的场点烈度估计和基于P波信息的现地烈度估计往往存在大震烈度低估的问题。本文提出了一种基于长短时记忆神经网络(logn short-term memery,LSTM)的现地JMA烈度持续估计模型。该模型以现地观测地震动的能量、能量增长率、地震动卓越周期和震源距作为输入,以该点的最大仪器地震烈度为预测目标。选取了日本K-NET台网记录101次地震数据作为训练集,94次地震数据作为测试集,训练了现地烈度估算LSTM神经网络模型。结果表明:在采用3 s时窗长度的序列进行预测时,高估的比例为1.51%,低估的比例为4.00%;并且,随着时窗长度的增加,高估和低估的比例也在不断降低。模型对高烈度(大于等于4.5度)样本的预测时效性随震源距的增加而增加,对大震远场高烈度区域能提供20 s以上的预警时间。

关键词：地震预警现地预警长短时记忆神经网络实时减灾烈度估计

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黑龙江省土动力学参数变异性研究

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地震工程与工程振动 2025年第2期45卷 145-154页

作者：齐文浩李林芳陈方晓张苋凯中国地震局工程力学研究所地震工程与工程振动重点实验室黑龙江哈尔滨150080 地震灾害防治应急管理部重点实验室黑龙江哈尔滨150080

土动力学参数是土层地震反应计算的必备参数。针对当前黑龙江省土动力学特性理论研究的不足,基于黑龙江省286组不同埋深的粉质黏土、黏土和砂土的动剪切模量比和阻尼比数据,反推得到每组土动力学参数的特征参数,并统计给出特征参数随土... 详细信息

土动力学参数是土层地震反应计算的必备参数。针对当前黑龙江省土动力学特性理论研究的不足,基于黑龙江省286组不同埋深的粉质黏土、黏土和砂土的动剪切模量比和阻尼比数据,反推得到每组土动力学参数的特征参数,并统计给出特征参数随土体埋深变化的拟合公式。通过该公式,推算了不同埋深下不同土类的动剪切模量比和阻尼比数据,并验证了拟合公式的合理性。利用数据较为丰富的土类,建立了6个土层地震反应模型,输入黑龙江省的典型地震动,分别计算了拟合公式的a_(1)、a_(2)、E(λ_(max))、E(M)等拟合参数。通过放缩拟合参数研究了特征参数变异性对地表峰值加速度、地表反应谱特征周期和平台值的影响。结果表明,随着a_(1)和E(λ_(max))的增加,阻尼比增大,导致场地放大系数F_(PGA)减小,特征周期T g增大。a_(2)和E(M)的增加则会导致阻尼比减小,进而导致F_(PGA)增大,T g减小。平台值β离散性较大,在某一范围内波动,并无确定的增减趋势。变异性对F_(PGA)的影响最大,T g次之,对β的影响最小。土层地震反应对a_(1)变异最敏感。随着输入地震动强度的增加,误差增大。本研究为黑龙江省土动力学参数研究做出了必要补充。

关键词：土动力学参数变异性土层地震反应黑龙江省地震动参数

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一种结构台阵传感器优化布设的单位刚度能量-驱动点留数法

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地震工程与工程振动 2025年第1期45卷 28-37页

作者：胡莹迪张令心中国地震局工程力学研究所地震工程与工程振动重点实验室黑龙江哈尔滨150080 地震灾害防治应急管理部重点实验室黑龙江哈尔滨150080

建筑结构台阵是目前了解和掌握工程结构在强地震作用下反应的最直接手段之一,其主要任务是详细记录土木工程结构破坏的过程,为抗震设计、震害评估和地震安全报警等多项相关研究提供结构反应信息。然而,受经济成本、现场测试技术和数据... 详细信息

建筑结构台阵是目前了解和掌握工程结构在强地震作用下反应的最直接手段之一,其主要任务是详细记录土木工程结构破坏的过程,为抗震设计、震害评估和地震安全报警等多项相关研究提供结构反应信息。然而,受经济成本、现场测试技术和数据处理水平等多方面因素的制约,在整个结构的所有楼层上布设传感器监测设备是不现实的,因此如何用最少的传感器来获得尽可能完备的结构信息是结构台阵传感器优化布设的目的。针对有效独立法易丢失能量较大测点和模态动能法测点过于集中在能量较大位置从而导致结构重要模态信息丢失的不足,综合考虑有效独立法和模态动能法的优缺点,提出一种传感器优化布设的单位刚度能量–驱动点留数法。该方法以单位刚度模态能量作为信息矩阵,运用有效独立法的原理进行测点筛选,以保证高能量测点最大程度保持线性独立。最后,以一个钢框架作为算例,分别采用本文方法、有效独立法、模态动能法和单位刚度法在算例模型上布设传感器,利用模态保证准则和Fisher信息矩阵准则对4种方法的布设结果进行评判。结果表明:相比较其他3种方法,当测量振型向量线性独立时,文中方法传感器数目最少;且在相同的传感器数目情况下,文中方法可以获得最多的模态信息。

关键词：结构台阵单位刚度能量驱动点留数法传感器优化布设

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瓷柱型电气设备支架地震响应动力放大系数研究

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地震工程与工程振动 2025年第1期45卷 121-131页

作者：孙刚柏文戴君武赵霄扬中国地震局工程力学研究所地震工程与工程振动重点实验室黑龙江哈尔滨150080 地震灾害防治应急管理部重点实验室黑龙江哈尔滨150080

地震中瓷柱型电气设备的损坏是电力供应中断的重要原因。准确评估瓷柱型电气设备的抗震性能是评估电力系统抗震能力的重要基础,而支架动力放大系数取值的合理性对评估瓷柱型电气设备抗震性能的准确性有着重要影响。为了得到瓷柱型电气... 详细信息

地震中瓷柱型电气设备的损坏是电力供应中断的重要原因。准确评估瓷柱型电气设备的抗震性能是评估电力系统抗震能力的重要基础,而支架动力放大系数取值的合理性对评估瓷柱型电气设备抗震性能的准确性有着重要影响。为了得到瓷柱型电气设备支架动力放大系数,文中选取了隔离开关、电压互感器及电流互感器等3种瓷柱型电气设备,开展了设备-支架系统的振动台试验,得到了不同地震动和峰值地面加速度作用下的支架动力放大系数。在此基础上,采用有限元方法,分析了支架刚度等参数对设备-支架系统自振频率的影响,讨论了不同周期的设备支架体系的支架动力放大系数。结果表明:在研究的范围内,支架的动力放大系数随着设备支架整体周期的增加而增加,当设备-支架的整体周期大于T g时,系统的整体地震响应仍然处于较高的水平,明显高于设计谱谱值,且远大于规范规定的1.2,当前规范的放大系数取值保守,建议瓷柱型电气设备的支架动力放大系数取值不宜小于2.0,支架频率不宜小于30 Hz。

关键词：瓷柱型电气设备振动台试验支架动力放大系数地震自振频率

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公里网格的强震动时程快速产出与共享——以2025年1月7日西藏定日M_(S)6.8地震为例

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地震工程与工程振动 2025年第1期45卷 1-11页

作者：任叶飞王宏伟刁红旗刘也强生银周宝峰温瑞智中国地震局工程力学研究所地震工程与工程振动重点实验室黑龙江哈尔滨150080 地震灾害防治应急管理部重点实验室黑龙江哈尔滨150080

针对当前强震动观测网络尚不能给出覆盖震中近场所有区域的地震动输入记录,建立了公里网格的强震动时程快速产出工作的技术框架。以2025年1月7日西藏定日M S6.8地震为例,阐述了各技术环节的详细过程,开展了震源破裂过程反演、区域宏观... 详细信息

针对当前强震动观测网络尚不能给出覆盖震中近场所有区域的地震动输入记录,建立了公里网格的强震动时程快速产出工作的技术框架。以2025年1月7日西藏定日M S6.8地震为例,阐述了各技术环节的详细过程,开展了震源破裂过程反演、区域宏观场地条件估计和强震动时程模拟等工作。结果表明:①此次地震释放地震矩达4.7×10^(19) N·m,对应矩震级为7.05;断层滑动以正断层为主并带有少量的左旋走滑分量,最大滑动位移超过了3 m;破裂持续了20多秒,以向北方向破裂传播为主,可能会引起潜在的破裂方向性效应;②给出了30弧秒分辨率的V_(S30)分布图和工程场地分类图,震中附近区域场地以Ⅰ类和Ⅱ类为主,东南方向较大区域的V_(S30)介于260~510 m/s;③给出了近场区域(27°30′N~30°00′N、86°18′E~88°36′E)内14996个虚拟观测点的模拟三分量加速度时程,并由实际观测记录验证了模拟结果的准确性;最大水平向峰值地面加速度(peak ground acceleration,PGA)可达1.0 g,0.4、0.2 g等值线近似与Ⅸ、Ⅷ度等震线重合,0.10、0.05 g等值线围合区域略小于Ⅶ、Ⅵ度区范围。研究工作和成果可以为震中区域各类承灾体的损伤判别、灾害评估和韧性评估等工作提供合理的地震动输入。

关键词：强震动时程定日地震震源破裂过程随机有限断层模拟区域场地条件

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2025年1月7日西藏定日M_(S)6.8地震模拟仪器地震烈度场

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地震工程与工程振动 2025年第1期45卷 12-17页

作者：谢志南王帅陈相兆卢建旗孙柏涛马强李山有中国地震局工程力学研究所地震工程与工程振动重点实验室黑龙江哈尔滨150080 地震灾害防治应急管理部重点实验室黑龙江哈尔滨150080

2025年1月7日西藏自治区定日县发生M S6.8级地震。文中采用中国地震局工程力学研究所地震动模拟预测云平台,结合运动学震源模型、区域公共速度模型和数字高程模型,模拟了近场地震波场及仪器烈度场。结果表明:在国家地震烈度速报与地震... 详细信息

2025年1月7日西藏自治区定日县发生M S6.8级地震。文中采用中国地震局工程力学研究所地震动模拟预测云平台,结合运动学震源模型、区域公共速度模型和数字高程模型,模拟了近场地震波场及仪器烈度场。结果表明:在国家地震烈度速报与地震预警工程台网站点,模拟与测定仪器地震烈度相当;高烈度区主要分布在断层地表投影所在区域;模拟仪器地震烈度场与调查评定地震烈度场基本一致。在此基础上,综合西藏自治区现场调查数据和普查数据,评估了当地典型建筑(以土/石木结构为主)房屋震害以及人员伤亡,评估结果与实际结果相当。

关键词：地震动模拟仪器地震烈度调查评定地震烈度地震灾情应急评估 2025西藏定日M S6.8地震

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非线性准零刚度文物隔震系统动力特性分析

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地震工程与工程振动 2024年第1期44卷 168-177页

作者：孙刚柏文戴君武蔡粮锴赵守江中国地震局工程力学研究所地震工程与工程振动重点实验室黑龙江哈尔滨150080 地震灾害防治应急管理部重点实验室黑龙江哈尔滨150080 故宫博物院北京100009

为实现地震时浮放文物的安全防护,对一种非线性准零刚度隔震系统进行动力分析。构建隔震系统的刚度模型与运动平衡方程,使用谐波平衡法与牛顿迭代联合法进行理论分析,并使用四阶龙格-库塔(Runge-Kutta,R-K)数值分析法对运动平衡方程在... 详细信息

为实现地震时浮放文物的安全防护,对一种非线性准零刚度隔震系统进行动力分析。构建隔震系统的刚度模型与运动平衡方程,使用谐波平衡法与牛顿迭代联合法进行理论分析,并使用四阶龙格-库塔(Runge-Kutta,R-K)数值分析法对运动平衡方程在简谐激励和地震动激励作用下进行数值分析。结果表明:非线性准零刚度文物隔震系统在简谐激励作用下,在外激励频率为低频阶段时,系统的响应存在不稳定区域,提高系统的阻尼比和刚度都会降低系统的不稳定区域范围以及系统的振幅响应峰值,使其趋于线性隔震系统的特征;增加系统的阻尼比可以降低隔震系统的有效起始频率,但在隔震有效频带范围内增加系统的阻尼比会使系统的传递系数增大;增加弹簧刚度会增大隔震系统有效初始频率,但可以降低系统在低频阶段的振幅响应,但在隔震系统有效频带范围内会增大系统的传递系数。数值分析表明隔震系统在不稳定区域范围内只存在2个稳定解,系统的响应状态与系统初始状态相关;系统在实际地震动激励作用下能显著降低输入地震动的加速度响应;隔震系统的减震系数对于长周期成分较少的地震动输入峰值变化不敏感,但对于长周期成分较多的地震动输入峰值变化较为敏感,表明系统对于短周期地震动的隔震性能更好,与在简谐激励作用下的理论分析结果一致。

关键词：非线性准零刚度系统文物隔震地震传递系数

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