2019 年 08 月 03 日
最新科研成果
基于近地表較淺剪切波速剖面估計30m等效剪切波速的新方法
發布時間:2017/10/18

近地表30m的等效剪切波速Vs(30)是地震動預測方程和建筑規范中的一個關鍵參數,由于技術的限制、或環境的問題、或超過預先設定的速度閾值、或經費預算的限制,實測的剪切波速剖面的深度往往未能達到30m。如何基于深度不足30m的剪切波速剖面合理地估計Vs(30)是一個非常重要、而且迫切需要解決的問題。

為了估計Vs(30),以Boore為代表的研究人員(例如,Boore, 2004; Cadet and Duval, 2009; Boore et al., 2011)使用回歸分析方法建立了一系列由某一較淺深度的等效剪切波速Vs(z)z<30m)估計Vs(30)之間的經驗關系式,簡稱為一點法;深度z越接近于30m,估計的Vs(30)越接近于實測值,但這些經驗關系式受到區域的限制。

王海云和王蘇陽(2015)提出用一個鉆孔中實測的剪切波速剖面中兩個較淺的、不同深度的等效剪切波速估計目標深度等效剪切波速的新方法(式12),簡稱為兩點法。

其中,Vs(z1)Vs(z2)Vs(z)分別為較淺深度z1z2和目標深度zz12)的等效剪切波速,單位為m/s。取目標深度為30m,得:

他們利用實測剪切波速剖面大于30m的兩組數據,即日本Kik-Net強震動臺網中594個鉆孔和美國加利福尼亞135個鉆孔的剪切波速剖面數據,通過實測和估計的目標深度的等效剪切波速之間的相關性,用估計的相應的目標深度的等效剪切波速劃分的場地類別的準確率,驗證新方法的可靠性。結果表明:新方法估計的目標深度的等效剪切波速的精度較高,而且選擇的兩個深度越接近目標深度,估計的等效剪切波速的精度越高(12)。與Boore2004)和Boore等(2011)利用某個地區大量鉆孔的剪切波速剖面通過回歸分析方法求取經驗關系式的方法相比較,(1)新方法是一個簡單的內插/外推函數,簡單、方便、實用;(2)新方法估計的目標深度的等效剪切波速的精度更高,即使是剪切波速剖面變化非常復雜的場地;(3)新方法不受區域的影響,具有更好的適用性,可用于任何一個場地目標深度等效剪切波速的估計。


王蘇陽和王海云(2017)提出另一種可供選擇的兩點法(式34)。

其中,a是一個調整參數,取0.6時最優。取目標深度為30m,得:

他們利用日本Kik-Net強震動臺網中643個鉆孔和美國加利福尼亞135個鉆孔實測的剪切波速剖面大于30m的兩組數據,采用王海云和王蘇陽(2015相同的方式,驗證新兩點法的可靠性。結果表明:新兩點法估計的目標深度的等效剪切波速的精度較高,而且選擇的兩個深度越接近目標深度,估計的等效剪切波速的精度越高(34)。與王海云和王蘇陽(2015)的傳統兩點法相比較,在精度和劃分場地類別的準確率方面均有所提高。


Figure 1. Correlations between VSM(30) and VSE(30) for the KiK-net sites in Japan using the new method of Wang and Wang (2015)(left and middle column) and the method of Boore et al. (2011) (right column), respectively. The Pearson correlation coefficient r and the standard deviations of residuals ?between VSM(30) and VSE(30) are presented in each graph.


Figure 2. Correlations between VSM(30) and VSE(30) for the sites in California using the new method Wang and Wang (2015) (left and middle column) and the method of Boore et al. (2004) (right column), respectively. The Pearson correlation coefficient r and the standard deviations of residuals ?between VSM(30) and VSE(30) are presented in each graph.


Fig.3 Correlations between measured and estimated Vs(30) for sites in Japan by the alternative two-point method (ATM) of Wang and Wang (2017) (solid round) and? the traditional two-point method (TTM) of Wang and Wang (2015) (hollow triangle), respectively.


Fig.4 Correlations between measured and estimated Vs(30) for sites in California by the alternative two-point method (ATM) of Wang and Wang (2017) (solid round) and? the traditional two-point method (TTM) of Wang and Wang (2015) (hollow triangle), respectively.

該成果分別發表在國際重點權威雜志Bulletin of the Seismological Society of AmericaSoil Dynamics and Earthquake Engineering上。

1. Hai-Yun Wang and Su-Yang Wang. A New Method for Estimating VS(30) from a Shallow Shear-Wave Velocity Profile (Depth< 30 m). Bulletin of the Seismological Society of America. 2015, 105( 3): 1359–1370.

2. Su-Yang Wang, Hai-Yun Wang and Qiang Li. An alternative method for estimating Vs(30) from a shallow shear-wave velocity profile (depth<30m), Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 2017, 99:68-73.


















安徽时时快三