張振斌 魏 斌 何金剛 王寶柱

（中國(guó)烏魯木齊 830011新疆維吾爾自治區(qū)地震局）

2015年1月10日阿圖什5.0級(jí)地震強(qiáng)震動(dòng)記錄特征

張振斌 魏 斌 何金剛 王寶柱

（中國(guó)烏魯木齊 830011新疆維吾爾自治區(qū)地震局）

2015年1月10日新疆阿圖什發(fā)生5.0級(jí)地震，新疆強(qiáng)震臺(tái)網(wǎng)共獲取加速度記錄8條，選取3個(gè)典型臺(tái)加速度記錄進(jìn)行常規(guī)處理，對(duì)比分析記錄波形、振幅、反應(yīng)譜地震動(dòng)幅值等特征，分析不同場(chǎng)地地震動(dòng)對(duì)應(yīng)不同周期的相關(guān)性。

強(qiáng)震動(dòng)；地震；特征；反應(yīng)譜；加速度

0 引言

2015年1月10日新疆阿圖什發(fā)生5.0級(jí)地震，震中位于阿圖什東部柯坪塊體西段哈拉峻盆地內(nèi)，盆地兩側(cè)發(fā)育逆沖斷裂，1970年以來(lái)震中50km范圍內(nèi)發(fā)生13次5級(jí)以上地震，其中3次6級(jí)地震。新疆強(qiáng)震臺(tái)網(wǎng)8個(gè)強(qiáng)震臺(tái)獲取此次5.0級(jí)地震數(shù)據(jù)，其中6個(gè)為固定臺(tái)，2個(gè)為臨時(shí)臺(tái)，獲取的最大峰值加速度為13.4 cm ·s-2，烈度小于Ⅴ度，與震中附近破壞存在明顯差異。本文通過(guò)對(duì)固定臺(tái)和臨時(shí)臺(tái)獲取的數(shù)據(jù)，從波形、振幅等分析此次5.0級(jí)地震特征。

1 強(qiáng)震記錄

新疆阿圖什5.0級(jí)地震發(fā)生在柯坪塊體西段哈拉峻盆地，新疆強(qiáng)震臺(tái)網(wǎng)共有8個(gè)臺(tái)獲取地震數(shù)據(jù)，圖1為獲取數(shù)據(jù)臺(tái)站與震中分布。從圖1可以看出，6個(gè)固定臺(tái)位于震中西南方，2個(gè)臨時(shí)臺(tái)位于震中以東，距震中相對(duì)較遠(yuǎn)，其中固定臺(tái)65HLJ位于震中西側(cè)柯坪塊體，其余固定臺(tái)位于柯坪塊體前緣盆地，臨時(shí)臺(tái)65KEP位于柯坪塊體，65TSK位于盆地。根據(jù)此次地震強(qiáng)震臺(tái)網(wǎng)獲取數(shù)據(jù)情況，選取位于塊體的65HLJ固定臺(tái)和65KEP臨時(shí)臺(tái)與位于塊體前緣盆地的65XKR固定臺(tái)記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，見(jiàn)表1。65HLJ臺(tái)距震中39km，位于南天山西段拉鐵熱克山與喀拉格山之間近東西向的斷陷谷地內(nèi)，地形平坦，高程1 592 m，巖性為粉砂土。65XKR臺(tái)距震中45.4km，位于柯坪塊體前緣平原交匯處，屬南天山、西昆侖山和塔里木盆地交匯地帶。65KEP臺(tái)距震中150.9km，3個(gè)臺(tái)站監(jiān)測(cè)儀器均采用ETNA，除65KEP臺(tái)安裝在地面，均安裝在擺墩上。

圖2為3個(gè)臺(tái)的加速度時(shí)程曲線，可見(jiàn)3個(gè)臺(tái)地震波形縱波初動(dòng)較小，峰值加速度也較小，65XKR臺(tái)的NS分量峰值最大為13.4 cm ·s-2。

表1 3個(gè)強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)及強(qiáng)震動(dòng)記錄參數(shù)Table 1 The strong stations and their recording parameters

圖1 臺(tái)站及震中分布Fig.1 The distribution of epicenter and stations

圖2 校正3個(gè)臺(tái)加速度時(shí)程（a）東西分量；（b）南北分量；（c）垂直分量Fig.2 The time history cure of acceleration

2 反應(yīng)譜分析

反應(yīng)譜法已成為抗震規(guī)范中成熟的地震反應(yīng)分析方法（溫瑞智，2013）。反應(yīng)譜是指單質(zhì)點(diǎn)體系地震最大反應(yīng)與場(chǎng)地及結(jié)構(gòu)自振周期之間的關(guān)系，通過(guò)一系列理想簡(jiǎn)化的單質(zhì)點(diǎn)體系動(dòng)力反應(yīng)來(lái)描述地震動(dòng)頻譜特性。

選取65HLJ固定臺(tái)、65KEP流動(dòng)臺(tái)及65XKR固定臺(tái)進(jìn)行反應(yīng)譜分析，見(jiàn)圖3。由圖3可見(jiàn)，65KEP臺(tái)反應(yīng)譜值較大，場(chǎng)地反應(yīng)主周期約0.2 s，65HLJ臺(tái)場(chǎng)地反應(yīng)主周期0.07 s，65XKR臺(tái)在0.07—0.8 s之間，反應(yīng)譜值較突出。

圖3 反應(yīng)譜Fig.3 Response spectrum

3 臺(tái)站背景噪聲分析

環(huán)境背景噪聲可以用來(lái)分析場(chǎng)地特征（張振斌，2011）。采用傳統(tǒng)的單點(diǎn)譜比法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，該方法由NaKamura提出（NaKamura，1989），具有簡(jiǎn)便經(jīng)濟(jì)，對(duì)環(huán)境要求低等優(yōu)點(diǎn)。其原理是，基于同一地表測(cè)點(diǎn)地脈動(dòng)水平分量與豎直分量傅里葉幅值譜比值（H/ V ratio）估計(jì)場(chǎng)地特征。對(duì)65HLJ、65KEP、65XKR臺(tái)阿圖什5.0級(jí)地震數(shù)據(jù)按同一帶寬進(jìn)行濾波，計(jì)算傅里葉幅值譜，進(jìn)而進(jìn)行譜比計(jì)算，見(jiàn)圖4。

由圖4可見(jiàn)，65HLJ臺(tái)水平向卓越頻率約2 Hz，譜比峰值較突出，垂直向在頻率范圍0.2—3 Hz譜比峰值較突出； 65KEP流動(dòng)臺(tái)水平向在頻段0.1—3 Hz出現(xiàn)多個(gè)譜比峰值，最大譜比峰值出現(xiàn)在頻點(diǎn)0.15 Hz左右，垂直向同樣在頻段0.1—3 Hz出現(xiàn)多個(gè)譜比峰值；65XKR固定臺(tái)水平向卓越頻率2 Hz，譜比峰值較突出，垂直向頻點(diǎn)5 Hz左右譜比峰值較突出。

圖4 地震記錄譜比曲線Fig.4 H/V spectral ration of earthquake recorder

4 討論

2015年1月阿圖什發(fā)生5.0級(jí)地震，震中位于柯坪塊體，有8個(gè)獲取加速度記錄的強(qiáng)震臺(tái)站，有位于柯坪塊體的固定臺(tái)、臨時(shí)臺(tái)，還有位于該塊體前緣與平原交匯處的固定臺(tái)。針對(duì)此次地震，就不同場(chǎng)地、不同類(lèi)型臺(tái)站加速度記錄進(jìn)行分析，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)局部場(chǎng)地條件和地形對(duì)地震動(dòng)的影響。

（1）此次5.0級(jí)地震，臺(tái)站加速度記錄初動(dòng)比較模糊，最大峰值加速度臺(tái)站位于塊體與平原交匯處。從3個(gè)不同臺(tái)站記錄看，位于柯坪塊體的兩個(gè)臺(tái)相對(duì)持時(shí)較長(zhǎng)，位于塊體與平原交匯處的臺(tái)站相對(duì)持時(shí)較短，在大峰值處出現(xiàn)較大面波。

（2）從3個(gè)臺(tái)反應(yīng)譜分析看，加速度拾振器在自由場(chǎng)地上卓越周期為0.2 s，在擺墩上卓越周期約0.07 s，其中在塊體與平原交匯處臺(tái)站主周期在0.07—0.8 s。

（3）從3個(gè)臺(tái)譜比分析發(fā)現(xiàn)，位于柯坪塊體在頻段0.2—2 Hz放大明顯；在柯坪塊體與平原交匯處，在頻點(diǎn)2 Hz左右放大明顯，垂直向在頻點(diǎn)5 Hz放大明顯。

溫瑞智，任葉飛，黃旭濤，等.廬山7.0級(jí)地震強(qiáng)震動(dòng)記錄及其震害相關(guān)性［J］.地震工程與工程振動(dòng)，2013，33（4）：2-11.

張振斌，史勇軍 呂桂林.新疆烏恰2次5.1級(jí)地震加速度記錄特征對(duì)比分析［J］.地震地磁觀測(cè)研究，2011，32（6）：51-55.

Nakamura Y.A method for dynamic characteristics estimation of subsurface using microtremor on the ground surface ［J］.QR of RTRI，1989，30（1）：25-23.

Strong motion records and its characteristics of ATS MS5.0 earthquake on Jan.10，2015

Zhang Zhenbin，Wei Bin，He Jingang and Wang Baozhu
（Earthquake Administration of Xinjiang Uygur Autonomous Region，Urumqi 830011，China）

The ATS MS5.0 earthquake occurred on Jan.10，2015，at Xinjiang Uygur Autonomous Region.8 strong motion records were accumulated by Xinjiang Strong Motion Observation Net.It is found from the distribution map of stations that，some stations are located on block，some are located on free site and some are located on intersection，providing good data for the understanding of the effect of site conditions on earthquake damage.In this paper，acceleration records of 3 typical stations are selected for routine processing.The characteristics of waveform，amplitude and response spectrum of the 3 records are comparatively analyzed.The correlation between different periods and ground motion at different sites is also analyzed.

strong motion，earthquake，characteristics，response spectrum，acceleration

10.3969/j.issn.1003-3246.2015.05.004

張振斌（1975—），男，高級(jí)工程師，主要從事地震監(jiān)測(cè)、強(qiáng)震資料的應(yīng)用和研究

新疆地震局青年科學(xué)基金項(xiàng)目（200508）和（200606）聯(lián)合資助

本文收到日期：2015-04-27