[发明专利]考虑介质品质因子的地震中场地反应计算方法

说明书

本发明提供一种考虑介质品质因子的地震中场地反应计算方法，涉及地震工程和岩土工程技术领域。该方法包括：选取有类似构造的研究区，搜集所有基岩场地水平向地震记录；获得基岩场地东西向和南北向傅里叶幅值谱；计算两两基岩场地东西向、南北向品质因子；得到具有如Q(f)＝Q₀fⁿ形式的介质品质因子；计算研究场地在地震中的水平向场地反应。本发明提供的一种考虑介质品质因子的地震中场地反应计算方法，考虑了品质因子对地震波的吸收衰减作用，当参考场震源距与所研究场地震源距存在较大差异时，改进后谱比法能够更加准确的评估场地反应，对工程选址提供有力依据，降低地震中不良场地地质条件对工程的损害。

技术领域

本发明涉及地震工程和岩土工程技术领域，具体涉及一种考虑介质品质因子的地震中场地反应计算方法。

背景技术

很多已发生的地震显示，不良场地条件会导致震害加剧，由此可知，工程场地的局部地质条件对地震动有明显的放大作用。目前估计工程场地对地震动的放大作用最常用的方法是谱比法。谱比法的原理是：假定基岩场地的地震反应是常数，以基岩场地为参考场，把研究的工程场地的地震动与参考场的地震动比较就可以得出工程场地的场地反应(渭河盆地中土层场地对地震动的放大作用[J].王海云.地球物理学报，2011，54(1)：137-150.)。

目前谱比法有两个问题需要进一步研究。一是目前谱比法只考虑了地震波传播路径的几何衰减效应，忽略了介质对地震波的吸收衰减作用(渭河盆地中土层场地对地震动的放大作用[J].王海云.地球物理学报，2011，54(1)：137-150.)，也就是没有考虑地震波传播介质的品质因子对地震波的影响。这就要求研究场地和参考场地不能距离太远，当两场地的震源距相差较大或介质性质相差较大时，传播介质品质因子对地震波的吸收衰减作用对场地反应的估计结果是不可以忽略的；二是如果考虑介质对地震波的吸收衰减作用应该设法得到地震波传播介质的品质因子。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种考虑介质品质因子的地震中场地反应计算方法，针对现有谱比法忽略地震波传播介质品质因子对计算场地反应的影响和如何获得介质品质因子进行研究，对现有的谱比法进行改进，提出考虑介质品质因子的场地反应计算方法，充分考虑品质因子对地震波传播的影响，使普比法能够适用于地质构造类似、研究场地和参考场地震源距任意的情况，为地质等工程选址提供准确依据。

为了实现上述目的，一种考虑介质品质因子的地震中场地反应计算方法，包括以下步骤：

步骤1：选取有类似构造的研究区，搜集所有基岩场地水平向地震记录，即基岩场地东西向和南北向地震记录；

步骤2：用窗宽为20s的时间窗提取基岩场地剪切波，并对提取到的剪切波做傅里叶变换，从而获得基岩场地东西向和南北向傅里叶幅值谱；

步骤3：采用如下公式分别计算两两基岩场地东西向、南北向品质因子；

其中，Q(f)是S波品质因子，f是剪切波频率，R_r1是基岩场地1的震源距，R_r2是基岩场地2的震源距，O_r1是基岩场地1水平向的地震动傅里叶幅值，O_r2是基岩场地2与基岩场地1同一水平向的地震动傅里叶幅值，V_s是基岩剪切波速，Q₀为常数，n是不为零的数；

步骤4：计算在相同剪切波频率、不同震源距情况下所有基岩场地东西向、南北向的品质因子的平均值，经拟合得到具有如下表达式的介质品质因子：

Q(f)＝Q₀fⁿ；

步骤5：根据得到的场地品质因子采用如下公式计算研究场地在地震中的水平向场地反应：