检索结果-内蒙古大学图书馆

应用基础与工程科学学报 2025年第2期33卷 338-348页

作者：李山有谢博楠卢建旗谢志南李伟陈欣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地震灾害防治应急管理部重点实验室

约1/2以上的强震动观测数据面临信号丢头的问题.如何在海量记录中自动剔除丢头的地震记录是地震P波参数相关算法研究的重要需求.基于极限梯度提升树(XGBoost)方法，建立了丢头地震动记录的自动识别模型.采用日本K-NET台网记录的970次地... 详细信息

约1/2以上的强震动观测数据面临信号丢头的问题.如何在海量记录中自动剔除丢头的地震记录是地震P波参数相关算法研究的重要需求.基于极限梯度提升树(XGBoost)方法，建立了丢头地震动记录的自动识别模型.采用日本K-NET台网记录的970次地震的83 825条竖向分量加速度记录作为XGBoost模型的训练/测试数据集.该模型对正样本(未丢头记录)的识别成功率为92.07%,对负样本(丢头记录)的识别成功率为98.93%.在相同测试数据集下与基于Fisher线性分辨的传统模型相比，XGBoost模型不仅极大地提高了正样本的识别成功率，同时也保证了负样本较高的识别成功率.结果表明，该模型对(未)丢头地震记录有很高的识别精度，当需要从海量强震动观测数据中自动提取P波参数时，可以运用该模型自动剔除丢头地震记录，以避免丢头地震记录对数据质量造成污染.

关键词：海量地震数据丢头地震记录 XGBoost 集成学习地震P波数据清洗

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应用实测强震动记录的地震动场快速推测方法

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地球物理学报 2024年第11期67卷 4171-4188页

作者：张世亮马强陶冬旺解全才王江钱亮薛韬卢建旗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

致灾性地震动是引起土木工程破坏的根本原因, 震后秒至分钟级的地震动场快速推测是紧急处置、灾害链阻断、灾情获取及震后精准救援的重要依据, 也是震后情景构建和城乡地震韧性评估的关键输入.为了震后快速推测目标区域内无观测仪器场... 详细信息

致灾性地震动是引起土木工程破坏的根本原因, 震后秒至分钟级的地震动场快速推测是紧急处置、灾害链阻断、灾情获取及震后精准救援的重要依据, 也是震后情景构建和城乡地震韧性评估的关键输入.为了震后快速推测目标区域内无观测仪器场点的地震动时程, 本文首先通过反距离权重插值方法快速推测无观测仪器场点的地震动幅值谱, 结合基于等效群速度的地震动相位谱模型, 发展了一种非平稳地震动快速推测方法;随后引入Delaunay三角剖分算法, 发展了一种分钟级的宽频带地震动场快速推测方法, 并采用实际震例验证方法在不同台网密度下的应用效果.结果表明, 在0.1~25.0 Hz频段, 推测与实测记录的幅值谱在幅值、谱形、卓越频率及高频衰减特征方面有很好的一致性;推测与实测记录的波形、地面峰值加速度(Peak Ground Acceleration, PGA)与速度(Peak Ground Velocity, PGV)、震相到时、加速度反应谱(Acceleration Response Spectrum, Sa)等非常接近, 通过地震动场得到的仪器地震烈度与调查地震烈度基本一致.本文方法实现了地震动波形场近实时计算, 可为烈度速报等近实时地震减灾和应急工作快速提供任意场点地震动时程.

关键词：宽频带地震动场反距离权重插值 Delaunay三角剖分地震动幅值谱地震动相位谱地震应急

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基于LSTM网络的单台仪器地震烈度预测模型

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地球物理学报 2024年第2期67卷 587-599页

作者：李山有王博睿卢建旗王傲张海峰谢志南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哈尔滨150080 地震灾害防治应急管理部重点实验室哈尔滨150080

烈度是地震预警系统的关键产出.如何实现快速预测目标场址的地震烈度是地震预警方法技术研究中的核心问题.本文提出了一种基于长短时记忆神经网络(Long Short-Term Memory,LSTM)的单台仪器地震烈度的预测模型(LSTM-Ⅰ).该模型以一个台... 详细信息

烈度是地震预警系统的关键产出.如何实现快速预测目标场址的地震烈度是地震预警方法技术研究中的核心问题.本文提出了一种基于长短时记忆神经网络(Long Short-Term Memory,LSTM)的单台仪器地震烈度的预测模型(LSTM-Ⅰ).该模型以一个台站观测到地震动参数的时间序列特征为输入,实现动态预测该台站可能遭受的最大烈度.选取了日本K-NET台网记录的102次地震的5103条强震加速度记录训练了神经网络,利用89次地震的3781条数据检验了模型的泛化能力.利用准确率、漏报率以及误报率三个评价指标评价了LSTM-Ⅰ模型的性能.结果表明,当采用P波触发后3 s的序列进行预测时,模型出现漏报的概率为46.78%,出现误报的概率为1.25%;当采用P波触发后10 s的序列进行预测时,模型出现漏报的概率大幅降低到17.6%,出现误报的概率降低到1.14%.结果表明LSTM-Ⅰ模型很好把握住了时间序列中蕴含的特征.进一步基于LSTM-Ⅰ模型评估了Ⅵ度下台站所能提供的预警时间.本文模型能够提供的预警时间与P-S波到时差接近,说明LSTM-Ⅰ模型具有较高的时效性.

关键词：地震预警时间序列特征 LSTM神经网络仪器地震烈度预测

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考虑椭圆模型M_W≥5.5地震震源参数时域计算方法

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地球物理学报 2024年第3期67卷 1093-1107页

作者：王江马强陶冬旺章旭斌解全才林德昕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

为提高时效性,地震预警系统对震源的处理一般采用“点源”假定,不考虑震源尺度、破裂方向和震源区应力降,对震源参数简化处理使得预测地震动参数分布过于粗略,特别是对破坏性大震.本文应用日本地震(M_W≥5.5)强震动数据,考虑椭圆震源模... 详细信息

为提高时效性,地震预警系统对震源的处理一般采用“点源”假定,不考虑震源尺度、破裂方向和震源区应力降,对震源参数简化处理使得预测地震动参数分布过于粗略,特别是对破坏性大震.本文应用日本地震(M_W≥5.5)强震动数据,考虑椭圆震源模型,提出了一种适用于中、大地震矩震级、拐角频率和应力降等震源参数时域计算方法,并分析了场地效应、地震动传播衰减、震源效应和滤波频带等因素对时域方法的影响.结果表明,该方法能利用P波信息快速获取震源能量释放过程,量化随破裂传播震源谱拐角频率、应力降和破裂面积的演化过程,为地震动预测提供更多重要的震源参数.

关键词：地震预警时间域矩震级拐角频率应力降破裂面积

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2023年2月6日土耳其M_(w)7.8和M_(w)7.6两次大地震的地震动特征及模拟

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地球物理学报 2024年第8期67卷 2990-3003页

作者：王宏伟强生银温瑞智任叶飞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

2023年2月6日土耳其东南部连续发生M_(w)7.8和M_(w)7.6大地震,强震动观测台网获取到了大量的强震动观测记录,利用两次地震的强震动记录,对比土耳其地区地震动预测方程,分析了地震动的衰减特征,探讨M_(w)7.8地震的震源破裂特征对近断层... 详细信息

2023年2月6日土耳其东南部连续发生M_(w)7.8和M_(w)7.6大地震,强震动观测台网获取到了大量的强震动观测记录,利用两次地震的强震动记录,对比土耳其地区地震动预测方程,分析了地震动的衰减特征,探讨M_(w)7.8地震的震源破裂特征对近断层地震动空间分布、速度脉冲的产生及观测台站方位相关的地震动总残差的影响,采用随机有限断层三维地震动模拟方法给出了基于数值模拟记录的仪器地震烈度图,得到以下结论:(1)两次地震中地震动的震源效应明显强于土耳其地区浅地壳地震的平均震源效应,M_(w)7.8地震对中长周期地震动的震源效应比M_(w)7.6地震更强烈;(2)两次地震中远场地震动的非弹性衰减明显强于土耳其地区的平均水平;(3)M_(w)7.8地震中最强烈的地震动主要集中于卡赫拉曼马拉什—安塔基亚的狭长区域内,该区域观测记录普遍具有双向速度脉冲特征,地震动总残差与台站方位角有明显相关性,推断M_(w)7.8地震沿北东走向的东安纳托利亚断裂向北东向破裂传播,同时沿南南西走向的东安纳托利亚断裂的卡赫拉曼马拉什—安塔基亚段向南南西方向破裂传播;(4)模拟记录能大致反映近断层地震动强度及距离衰减特征,M_(w)7.8和M_(w)7.6地震中破裂面附近地震烈度分别达到Ⅸ和Ⅷ度,烈度分布主要受破裂断层和局部场地条件的影响.

关键词：土耳其大地震强震动记录衰减特征震源破裂特征地震动模拟

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方向性效应对2022年四川泸定MS6.8地震主余震长周期地震动的影响

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地球物理学报 2024年第7期67卷 2683-2696页

作者：张峻杰马强解全才林德昕陶冬旺中国地震局工程力学研究所哈尔滨150080 中国地震局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

2022年四川泸定MS6.8地震主震是一次较为典型的近垂直断层走滑型地震,为研究地震动强度的方向性效应,本文利用震中距100km范围内121台强震仪和地震烈度仪的加速度记录,与中国西南地区衰减模型的预测结果进行了对比,利用谱加速度残差的... 详细信息

2022年四川泸定MS6.8地震主震是一次较为典型的近垂直断层走滑型地震,为研究地震动强度的方向性效应,本文利用震中距100km范围内121台强震仪和地震烈度仪的加速度记录,与中国西南地区衰减模型的预测结果进行了对比,利用谱加速度残差的分布对长周期地震动进行了分析,并与两次震源机制不同的余震进行了对比.结果表明:泸定主震的方向性效应明显,在周期T=1.5~3 s,东南向的向前放大效应显著;在周期T=0.5~1.5 s,西北向的向后方向削弱效应显著;方向性效应在倾滑型的余震中没有明显体现;不同走滑型地震的方向性效应在不同周期体现不同,泸定主震在T=0.5~4 s的方向性效应较其他长周期段更大,对比2022年的马尔康系列地震和2016年日本熊本地震,前者分别集中在T=2 s和3~6 s,后者方向效应随周期增大而增大.

关键词：震源机制长周期特性方向性效应泸定地震

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考虑相邻建筑物碰撞的反应谱

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振动与冲击 2024年第23期43卷 186-193,219页

作者：杨永强王梦莹辛星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

为了研究相邻建筑物碰撞对其地震反应的影响规律,将相邻建筑简化为相邻单自由度体系,提出了碰撞反应谱的概念,碰撞反应谱既可反映碰撞对相邻结构地震响应的影响,也包含了地震动的特征。选取273条地震动记录,在弹性范围内统计分析了不同... 详细信息

为了研究相邻建筑物碰撞对其地震反应的影响规律,将相邻建筑简化为相邻单自由度体系,提出了碰撞反应谱的概念,碰撞反应谱既可反映碰撞对相邻结构地震响应的影响,也包含了地震动的特征。选取273条地震动记录,在弹性范围内统计分析了不同参数条件下的碰撞力大小和相邻结构地震反应的变化规律。分析表明:相邻结构质量相同时,质量越小,结构碰撞力越小,结构加速度反应越大;相邻结构质量不同时,质量小的结构反应受碰撞影响较大,且质量相差越大,影响越大。地面峰值加速度(peak ground acceleration,PGA)和防震缝宽度对碰撞谱的影响规律相似,即PGA越大、防震缝宽度越小,结构反应越大,反之越小。Ⅳ类场地的地震动作用下,碰撞对相邻结构加速度反应放大效应最小,其他三类场地相差不大。

关键词：相邻建筑地震碰撞单自由度体系碰撞反应谱

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惯容式阻尼器耗能减振机理分析研究

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振动与冲击 2024年第23期43卷 220-229,269页

作者：李瑞林刘金龙林均歧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 中国地震局工程力学研究所地震灾害防治应急管理部重点实验室哈尔滨150080

惯容是一种新型的力学元件,其常与弹簧元件和阻尼元件相互连接后形成惯容式阻尼器,以协同发挥耗能减振作用。在工程结构的振动控制中,惯容式阻尼器(如调谐惯容式阻尼器(tuned inerter damper,TID)和调谐黏滞质量阻尼器(tuned viscous ma... 详细信息

惯容是一种新型的力学元件,其常与弹簧元件和阻尼元件相互连接后形成惯容式阻尼器,以协同发挥耗能减振作用。在工程结构的振动控制中,惯容式阻尼器(如调谐惯容式阻尼器(tuned inerter damper,TID)和调谐黏滞质量阻尼器(tuned viscous mass damper,TVMD))往往比传统的黏滞阻尼器具有更出色的减振性能。为了探究TID和TVMD这两种惯容式阻尼器的减振机理及优点,基于简化的单自由度减振结构,利用动力学理论推导了两种惯容式阻尼器在动力条件下为结构提供的附加等效刚度系数和阻尼系数的表达式。通过对这些表达式的分析研究,得出了惯容式阻尼器提供附加正负刚度和产生耗能增效机制的显式条件。此外,还基于滞回曲线展现了惯容元件的负刚度特性,并说明了在耗能增效机制下,阻尼器内部惯容元件和弹簧元件对黏滞阻尼元件两端响应的放大作用,从而直观解释了惯容式阻尼器的减振优势。

关键词：振动控制惯容调谐惯容式阻尼器(TID) 调谐黏滞质量阻尼器(TVMD) 理论分析

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基于机器学习预测模型的现地警报级别地震预警试验——以2022年9月5日四川泸定6.8级地震为例

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地球物理学报 2024年第8期67卷 3004-3016页

作者：宋晋东朱景宝李水龙王士成韦永祥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 福建省地震局福州350003

2022年9月5日12时52分四川省甘孜州泸定县发生6.8级地震,造成严重的经济损失和人员伤亡.本文利用此次地震中台站记录到的强震动数据,离线模拟基于机器学习预测模型的现地警报级别地震预警方法.该方法首先构建基于支持向量机的震级预测... 详细信息

2022年9月5日12时52分四川省甘孜州泸定县发生6.8级地震,造成严重的经济损失和人员伤亡.本文利用此次地震中台站记录到的强震动数据,离线模拟基于机器学习预测模型的现地警报级别地震预警方法.该方法首先构建基于支持向量机的震级预测模型与现地地震动速度峰值(peak ground velocity,PGV)预测模型,而后将每个台站的震级和PGV预测值分别与震级阈值5.7和PGV阈值9.12 cm·s^(-1)做比较,进而得到现地警报级别(0,1,2,3),并用于判断台站附近是否发生潜在破坏.其中,警报级别3为预测震级和预测PGV都超过了阈值,表明在该台站附近有潜在地震破坏且震级偏大.此次地震的离线模拟结果表明:使用P波到达后3 s时间窗,基于支持向量机震级预测模型的单台震级估计标准差为0.35、平均绝对误差为0.27;基于支持向量机PGV预测模型的现地PGV预测标准差为0.34、平均绝对误差为0.32;震级估计误差和PGV预测误差主要分布在±2倍标准差范围内.在不考虑数据打包与传输延时的条件下,地震烈度Ⅶ度区域内的触发台站在震后8 s几乎都发布了警报级别3.在此次地震的震后初期,基于机器学习预测模型的现地警报级别地震预警方法可以得到可靠的警报预测结果,并为中国地震预警系统升级提供了潜在参考.

关键词：现地地震预警机器学习震级预测 PGV预测泸定地震

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考虑地震动空间相关性及大震震源效应的烈度场插值方法

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哈尔滨工业大学学报 2024年第10期56卷 79-89页

作者：李山有王振皓卢建旗李伟马强谢志南陶冬旺地震工程与工程振动重点实验室(中国地震局工程力学研究所) 哈尔滨150080 地震灾害防治应急管理部重点实验室哈尔滨150080

地震发生后,利用强震动观测数据快速生成合理的等震线图是地震烈度速报中的一项关键技术。基于震源参数及烈度衰减规律生成的烈度等震线过于规则,无法反映局部烈度分布特征;而直接采用观测数据通过插值生成的等震线无法合理反映大震的... 详细信息

地震发生后,利用强震动观测数据快速生成合理的等震线图是地震烈度速报中的一项关键技术。基于震源参数及烈度衰减规律生成的烈度等震线过于规则,无法反映局部烈度分布特征;而直接采用观测数据通过插值生成的等震线无法合理反映大震的震源效应。为此,提出一种考虑地震动空间相关性及大震震源效应的烈度场融合克里金插值方法,利用点到点之间的距离来考虑烈度的空间相关性,利用点到源之间的距离来考虑大震的震源效应。首先,在克里金插值方法的框架下,使用粒子群优化算法实现半变异函数的快速自动拟合;其次,通过两种自变量不同的半变异函数拟合实现了对空间相关性和震源效应的考虑;最后,使用日本和中国地震数据的插值结果验证方法的合理性。结果表明,融合克里金插值方法获得的烈度等震线图形状规则,能反映出一次地震的震源效应,且对台站稀疏的情况有较好的适应性,满足地震烈度速报的要求。该方法可为地震烈度速报及地震烈度等震线的绘制提供技术支持。

关键词：等震线插值克里金粒子群优化半变异函数震源效应

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