检索结果-内蒙古大学图书馆

哈尔滨工业大学学报 2024年第6期56卷 81-90页

作者：朱景宝宋晋东李山有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

为探索地震烈度仪对卷积神经网络模型地震预警震级估计的影响,以2022年中国发生的5次破坏性地震(M_S≥5.8)为例,将地震数据应用到卷积神经网络震级估计模型中,分析引入烈度仪地震数据后的震级估计。结果表明:在P波到达后3 s,烈度仪和强... 详细信息

为探索地震烈度仪对卷积神经网络模型地震预警震级估计的影响,以2022年中国发生的5次破坏性地震(M_S≥5.8)为例,将地震数据应用到卷积神经网络震级估计模型中,分析引入烈度仪地震数据后的震级估计。结果表明:在P波到达后3 s,烈度仪和强震仪的单台震级估计误差主要分布在±1震级单位范围内;对于震中距100 km以内的数据,在P波到达后10 s内,与强震仪相比,烈度仪震级估计误差均值更接近0;对于信噪比小于20的数据,强震仪震级估计误差均值比烈度仪的震级估计误差均值更接近0,且烈度仪有更大震级估计误差的不确定度。此外,对于这5次地震,与强震仪相比,烈度仪的数量更多、分布更密,引入烈度仪地震数据后,卷积神经网络模型更快地获得鲁棒的震级估计。研究结果为地震烈度仪在卷积神经网络震级估计模型中的适用性提供了依据,也为地震预警系统震级估计提供参考。

关键词：地震预警卷积神经网络震级估计地震烈度仪破坏性地震

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基墩高度对强震动记录的影响及应用研究

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地球科学 2024年第2期49卷 414-424页

作者：周宝峰宋泉任叶飞温瑞智陈相兆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黑龙江哈尔滨150080

强震动观测的加速度仪通常是固定安装在一定高度的混凝土基墩上,不能完全反映理想自由场地的地震动.为研究基墩高度对于强震动记录的影响,设计了3种高度不同、截面尺寸相同的基墩,通过地震模拟振动台实验,以基岩记录作为地震动输入,分... 详细信息

强震动观测的加速度仪通常是固定安装在一定高度的混凝土基墩上,不能完全反映理想自由场地的地震动.为研究基墩高度对于强震动记录的影响,设计了3种高度不同、截面尺寸相同的基墩,通过地震模拟振动台实验,以基岩记录作为地震动输入,分析基墩高度对于强震动记录的时频特性影响,并结合数值模拟进行了验证,同时对泸定地震51SMM台站记录通过滤波修订到标准基墩.研究结果表明:不同高度基墩,对于水平向PGA、PGV、PGD影响整体随着高度增大而增大,对于垂直地震动,PGA与PGV幅值均缩小;与其他频带相比,0.5~7 Hz范围内的傅里叶幅值谱,0.6 m和1.2 m高的基墩影响较小,2.0 m高的基墩影响最大;高度较小基墩对反应谱影响较小.通过以上实验表明滤波修订不同高度的基墩效果较好,在代码为51SMM强震动台站记录中得到较好应用,同时应避免采用高度超过1.2 m的基墩用于强震动观测.

关键词：强震动记录振动台试验基墩傅里叶幅值谱记录校正天然地震

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基于机器学习的极震区烈度快速预测方法

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振动与冲击 2025年第2期44卷 235-244页

作者：王茂岑张令心钟江荣张云霞张鹏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 应急管理部国家减灾中心北京100124

极震区烈度的快速准确评估对于震后的应急响应至关重要。针对现有的极震区烈度预测精度差的问题,首先,整理了1949年—2021年的406次震级大于5.0且极震区烈度大于Ⅴ度的历史震例;然后,基于输入参数可在震后快速易于获取的原则,选择震级... 详细信息

极震区烈度的快速准确评估对于震后的应急响应至关重要。针对现有的极震区烈度预测精度差的问题,首先,整理了1949年—2021年的406次震级大于5.0且极震区烈度大于Ⅴ度的历史震例;然后,基于输入参数可在震后快速易于获取的原则,选择震级和震源深度作为输入参数,分别建立了基于随机森林、k近邻、逻辑回归以及决策树4种机器学习模型的极震区烈度快速预测方法;最后,对这几种方法的性能进行比较,并与已有的统计回归方法进行对比。结果显示:基于随机森林模型的预测方法性能更好,预测的准确率也很高;与仅选用震级作为输入参数的预测方法相比,该方法的准确率得到了较大提高;与现有的统计回归方法相比,该方法在准确率上有明显优越性。

关键词：震级震源深度极震区烈度机器学习快速预测方法

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2021年日本福岛海域M_(W)7.1地震S-net海底地震动特征

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地球物理学报 2023年第1期66卷 260-271页

作者：崔鑫胡进军谭景阳周旭彤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

2021年2月13日日本福岛县东部海域(Off-Fukushima)发生的M_(W)7.1地震是目前世界最大的海底观测系统——日本海沟地震和海啸海底观测网(S-net)——迄今为止记录到最大的俯冲带地震.为认识海底地震动并探究海陆差异,本文介绍了S-net海域... 详细信息

2021年2月13日日本福岛县东部海域(Off-Fukushima)发生的M_(W)7.1地震是目前世界最大的海底观测系统——日本海沟地震和海啸海底观测网(S-net)——迄今为止记录到最大的俯冲带地震.为认识海底地震动并探究海陆差异,本文介绍了S-net海域台网及其数据处理的特殊性和必要性,分析了Off-Fukushima地震的地震动幅值、频谱和持时特征,比较了海底与陆地震动衰减特性的异同,对比了近海岸埋置台站、近海沟未埋台站及陆地台站地震动的差异,并与俯冲带地震动模型(GMM)进行了比较.结果表明:Off-Fukushima地震海底水平向PGV和周期大于0.5 s的加速度反应谱值显著大于陆地记录;相比陆地,海底动力放大系数谱向长周期方向偏移,表明海底记录长周期成分更丰富;受到海水的抑制作用,海底记录V/H反应谱比值小于陆地记录;由于海底记录与陆地GMM在路径和场地方面存在差异,水平向PGA及反应谱的残差分布出现明显偏移;海底近海岸埋置台站与近海沟未埋台站的地震动特征存在系统性差异,水平向差异很可能与海底地形有关,而竖向可能受到布设方式对台站与海底耦合程度的影响.本文对Off-Fukushima地震动参数特征和衰减特性的分析结果可为海域地震预警、海域区划和海域危险性分析中的海底地震动特征及GMM的确定提供参考.

关键词：海底地震动 S-net M_(W)7.1 Off-Fukushima地震地震动特性地震动模型

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断裂带场地波速变异区地震动相干性研究

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工程力学 2025年第3期42卷 217-227页

作者：胡进军汤超丁祎天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

相干函数常用于表示邻近场点地震动的相似性,可用于分析多支撑结构和长大结构地震响应,场地条件对地震动相干性有很大影响。该文基于跨程海断裂带密集台阵不同波速场地的地震动记录,分析了场地平均剪切波速和变异系数以及震中距三个参... 详细信息

相干函数常用于表示邻近场点地震动的相似性,可用于分析多支撑结构和长大结构地震响应,场地条件对地震动相干性有很大影响。该文基于跨程海断裂带密集台阵不同波速场地的地震动记录,分析了场地平均剪切波速和变异系数以及震中距三个参数对迟滞相干性衰减的影响。根据场地剪切波速进行区域划分,分析了区域内和区域间迟滞相干性变化规律;根据震中距分组研究了不同距离分组下迟滞相干性的衰减规律。研究表明:场地平均剪切波速和场地变异系数对相干性衰减都有影响,平均剪切波速越大,相干性越大;变异系数越大,相干性衰减越快。地震动在不同剪切波速的区域间传播时,区域间剪切波速差异越大,相干性越小。震中距对相干性变化有影响,随着震中距增大,低频时相干性增大,高频时减小;这种影随着震中距增大逐渐减弱,会出现“饱和”现象。最终通过对常用相干函数模型拟合分析,更新了模型参数,结果可为考虑场地变异性的相干函数模型提供参考。

关键词：迟滞相干性程海断裂带剪切波速场地变异系数密集台阵

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基于地震易损性分析的构造柱设置对砖砌体房屋抗震性能影响

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建筑结构学报 2023年第S2期44卷 85-95页

作者：鲁若帆张令心李行李宁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

由大量实际震害调查和数值分析算例可知，砖砌体房屋层数越多，震害越严重。但也存在一些与之相反的现象，究其原因可能是构造柱设置的影响。为此，根据规范设计设置不同构造柱数量的不同层数砖砌体房屋，采用可考虑构造柱影响的砖砌体... 详细信息

由大量实际震害调查和数值分析算例可知，砖砌体房屋层数越多，震害越严重。但也存在一些与之相反的现象，究其原因可能是构造柱设置的影响。为此，根据规范设计设置不同构造柱数量的不同层数砖砌体房屋，采用可考虑构造柱影响的砖砌体结构分析模型，对砖砌体房屋进行地震易损性分析，研究构造柱对砖砌体结构抗震性能的影响；同时，比较构造柱和墙厚对砖砌体结构抗震性能影响程度的差异。研究结果表明：对于设置构造柱的砖砌体结构，当地震强度较小时，结构主要由墙体承受地震作用；随着地震动强度的增加，构造柱逐渐发挥作用，特别是结构进入严重破坏和倒塌等状态时，设置构造柱极大地提高了结构的延性，防止结构倒塌；设置构造柱的砖砌体房屋的层数越多，其抗震性能越差，而构造柱设置可以使得有构造柱且层数较多的砖砌体房屋的抗震性能高于无构造柱且层数较少的砖砌体房屋，建议对层数较少的砖砌体房屋也适宜增设构造柱以保证较大地震作用下其抗震性能；当结构破坏程度较严重时，增设构造柱比增加墙厚对提高砖砌体结构的抗震性能更有效。

关键词：砖砌体房屋构造柱楼层数地震易损性抗震性能

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Transformer模型和迁移学习在地震P波和噪声判别中的应用研究

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地球物理学报 2024年第11期67卷 4189-4203页

作者：郑周林彬华于伟恒金星王士成李水龙周施文丁炳火韦永祥周跃勇陈辉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哈尔滨150088 福建省地震局福州350003 中国地震局厦门海洋地震研究所福建厦门361021

准确可靠地区分地震和噪声信号对于地震危险性分析和地震预警至关重要.然而, 无处不在且复杂的噪声信号使这项任务充满挑战.针对中国和日本数据的差异, 本研究在深度学习模型训练过程中采取了不同的策略来区分地震和噪声信号.首先, 鉴... 详细信息

准确可靠地区分地震和噪声信号对于地震危险性分析和地震预警至关重要.然而, 无处不在且复杂的噪声信号使这项任务充满挑战.针对中国和日本数据的差异, 本研究在深度学习模型训练过程中采取了不同的策略来区分地震和噪声信号.首先, 鉴于日本数据丰富, 直接训练一个Transformer模型, 该模型在日本的判别准确率为99.82%.其次, 为缓解数据不平衡, 对中国地震数据采用了随机滑动波形窗进行增强.还使用中国数据对预先训练的日本模型进行了微调, 以更好地适应中国数据集.经过微调后, 模型在中国的判别准确率为99.47%.结果表明, 使用原始波形训练的深度学习模型进行地震事件判别时能够取得很高的准确率.此外, 迁移学习模型在门源6.9级地震和漾濞序列震中得到了良好的验证, 表明迁移学习在台网稀疏地区的应用是有效的, 这为地震学和地震预警提供了一种潜在的方法.

关键词：地震预警深度学习迁移学习数据增强 Transformer模型

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基于XGBoost的现地地震烈度阈值实时判别模型

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地球科学 2024年第2期49卷 379-390页

作者：李山有陈欣卢建旗马强谢志南陶冬旺李伟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

如何在地震中利用台站接收到的少量P波信息预测该台站处的最终烈度是否会超越6度是地震预警研究中亟待解决的关键问题.提出了一种基于极限梯度提升树(XGBoost)的现地烈度阈值实时判别模型,该模型以由台站接收到P波后3秒内的信息计算的5... 详细信息

如何在地震中利用台站接收到的少量P波信息预测该台站处的最终烈度是否会超越6度是地震预警研究中亟待解决的关键问题.提出了一种基于极限梯度提升树(XGBoost)的现地烈度阈值实时判别模型,该模型以由台站接收到P波后3秒内的信息计算的5种特征作为输入参数,以该台站处的最终仪器地震烈度是否会超越6度作为阈值.选取1996—2022年日本K-NET台网记录的460次地震的4353条加速度记录建立了基于P波前3秒信息的烈度阈值实时判别模型(XGBoost-ITD).结果表明,该模型对低烈度的判别准确率为93%,对高烈度的判别准确率为88%.在相同数据集条件下,相较于支持向量机分类方法及传统方法,XGBoost方法对现地烈度阈值判别具有更高的精度.

关键词：现地预警 XGBoost SHAP 机器学习天然地震

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基于卷积神经网络的液化预测模型及可解释性分析

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岩土力学 2024年第9期45卷 2741-2753页

作者：龙潇孙锐郑桐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

常规液化判别方法通常是半经验方法,存在人为因素干扰,成功率及均衡性不佳。现有的机器学习方法缺乏足够的样本支撑,存在一定的局限性。通过整合液化数据集,选取修正标准贯击数、细粒含量、土层深度、地下水位深度、总上覆应力、有效上... 详细信息

常规液化判别方法通常是半经验方法,存在人为因素干扰,成功率及均衡性不佳。现有的机器学习方法缺乏足够的样本支撑,存在一定的局限性。通过整合液化数据集,选取修正标准贯击数、细粒含量、土层深度、地下水位深度、总上覆应力、有效上覆应力、门槛加速度、循环剪应力比、剪切波速、震级与地表峰值加速度11个液化特征建立卷积神经网络(convolutional neural network,简称CNN)模型。引入边界合成少数过采样技术消除不平衡数据集的影响。将CNN模型与随机森林模型、逻辑回归模型、支持向量机模型、极致梯度提升模型和规范方法进行对比,并结合沙普利加性解释(SHapley Additive exPlanations,简称SHAP)分析输入特征对预测结果的影响趋势。结果表明,CNN模型准确率达92.58%,各项指标均优于其他4种机器学习模型和规范方法。对SHAP结果分析可知,修正标贯击数小于15的土层液化概率较高,循环剪应力比CSR小于0.25的土层更不易液化。各因素的影响规律均符合现有认知,预测模型合理可靠。

关键词：机器学习液化预测卷积神经网络边界合成少数过采样技术沙普利加性解释(SHAP)

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2023年2月6日土耳其双强震场地液化及其震害特征现场调查分析

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岩土工程学报 2024年第7期46卷 1541-1548页

作者：陈龙伟刘昊儒任叶飞吴晓阳袁晓铭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

震害考察是地震工程研究的支柱之一。2023年2月6日土耳其中南部发生了两次震级分别为Mw7.8,Mw7.5的罕见双强震,造成巨大的人员伤亡和财产损失。通过实地震害考察,对双强震触发的场地液化震害及其特征进行调查分析,分析结果显示:①本次... 详细信息

震害考察是地震工程研究的支柱之一。2023年2月6日土耳其中南部发生了两次震级分别为Mw7.8,Mw7.5的罕见双强震,造成巨大的人员伤亡和财产损失。通过实地震害考察,对双强震触发的场地液化震害及其特征进行调查分析,分析结果显示:①本次地震液化具有现象显著、液化面积大、涉及范围广、液化灾害严重等特征;②场地液化震害形式多样,表现为喷砂、地面侧移、地基沉降以及地基丧失承载力等典型液化震害形式,且造成大量建筑物严重破坏;③在两个调查地区发现了液化引发的地面侧移,侧移量从几米至十几米,并直接导致建筑物严重破坏甚至毁坏;④在格尔巴舍(Golbasi)城区发现数十栋建筑物因地基液化丧失承载力而出现严重倾斜(不均匀沉降)、沉降,沉降量从几十厘米到1~2米、倾斜角度从几度到十几度不等,现场测量建筑最大倾斜角度达到20°。通过对土耳其地震场地液化的宏观现象调查分析,认识本次地震触发的液化特征及其震害启示,以期为中国地基液化减灾技术研究提供参考。

关键词： 2023年土耳其地震场地液化液化震害特征现场调查地震科考

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