黃 俊， 陳志高， 楊 江, 夏界寧

(1.中國地震局地震研究所 地震預(yù)警湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,武漢 430071; 2.武漢地震科學(xué)儀器研究院有限公司, 武漢 430071)

地震對正在高速運(yùn)行的列車危害極大，可能導(dǎo)致列車脫軌，危及乘客安全。密集分布的高鐵線路難以避讓高烈度區(qū)，為減輕地震災(zāi)害，我國在高鐵沿線基本地震動(dòng)峰值加速度超過0.1g(1g=981 cm/s2)的區(qū)段以20 km左右的間隔布設(shè)地震臺(tái)站[1]，建設(shè)地震監(jiān)控系統(tǒng)用于監(jiān)測強(qiáng)震動(dòng)對高鐵的影響并發(fā)出地震報(bào)警。目前包括京津、京滬、京石武、大西、蘭新等高鐵線路均布設(shè)有地震監(jiān)控系統(tǒng)，其中蘭新高鐵地震監(jiān)控系統(tǒng)在2016年門源6.4級(jí)地震中發(fā)出報(bào)警信號(hào)并記錄到破壞性地震數(shù)據(jù)[2]。

高鐵地震監(jiān)測臺(tái)站是離高鐵線路最近的臺(tái)站，在地震中不僅能為高鐵提供報(bào)警信號(hào)，其強(qiáng)震記錄還可用于高鐵地震預(yù)警、快速震害評估、地震動(dòng)衰減關(guān)系、列車應(yīng)急處置范圍、不同場地條件下高鐵地震報(bào)警閾值設(shè)計(jì)以及高鐵結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)等多個(gè)領(lǐng)域的科學(xué)研究和工程應(yīng)用，這些工作都需要臺(tái)站的場地類別這一基礎(chǔ)信息。根據(jù)我國建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范，需要根據(jù)土層等效剪切波速和場地覆蓋層厚度來進(jìn)行場地類別劃分[3]，而高鐵地震監(jiān)測臺(tái)站建臺(tái)時(shí)未做過專門的場地分類，這限制了強(qiáng)震數(shù)據(jù)的使用范圍，因此對既有高鐵地震臺(tái)站進(jìn)行場地分類具有其極重要的意義。

對于一般場地，豎直向地震動(dòng)在水平地震動(dòng)放大的頻段上沒有顯著的放大效應(yīng)，因此水平向和豎向地震動(dòng)的傅里葉譜比可以體現(xiàn)場地卓越周期和放大效應(yīng)，基于場地的這種特性，隨著強(qiáng)震數(shù)據(jù)的積累，國內(nèi)外學(xué)者開始廣泛的研究基于強(qiáng)震記錄的水平/豎向(H/V)的譜比場地分類法。譜比法最早由日本學(xué)者Nakamura[4]提出，并采用地表測點(diǎn)地脈動(dòng)的水平分量與垂直分量的傅里葉譜比來計(jì)算場地的特征周期從而進(jìn)行場地分類；隨后，Zhao等[5]發(fā)現(xiàn)采用阻尼比為5%的水平與垂直向速度反應(yīng)譜來替代傅里葉譜比，能夠有效地克服因傅里葉譜尖峰帶平滑方法的不同導(dǎo)致場地類別的不確定性，并根據(jù)KiK-net臺(tái)網(wǎng)記錄總結(jié)出4類場地類別的速度反應(yīng)譜比經(jīng)驗(yàn)曲線，驗(yàn)證了同一場地的速度反應(yīng)譜比曲線與震級(jí)、震源距和震源深度的關(guān)系不大。Ji等[6]通過日本KiK-net臺(tái)站鉆孔資料，按照我國抗震規(guī)范將場地分為Ⅰ類、Ⅱ類、Ⅲ類，再利用KiK-net臺(tái)站的強(qiáng)震記錄，統(tǒng)計(jì)這三類場地的H/V速度反應(yīng)譜標(biāo)準(zhǔn)譜比曲線，最后使用我國強(qiáng)震臺(tái)網(wǎng)觀測數(shù)據(jù)，計(jì)算單個(gè)強(qiáng)震臺(tái)的H/V譜比曲線，并匹配標(biāo)準(zhǔn)譜比曲線，完成了臺(tái)站場地分類。由于目前我國高鐵強(qiáng)震記錄匱乏，尚未開展基于譜比法的高鐵場地分類研究。

本文在前人研究成果的基礎(chǔ)上，利用2016發(fā)生的門源6.4級(jí)地震高鐵地震臺(tái)站記錄的主余震強(qiáng)震數(shù)據(jù)為分析對象，進(jìn)行臺(tái)站的非線性土層效應(yīng)評估和基于H/V譜比法的高鐵地震臺(tái)站場地分類，并討論了高鐵近遠(yuǎn)監(jiān)測點(diǎn)加速度峰值差異的原因。

1 蘭新高鐵地震監(jiān)控系統(tǒng)介紹和地震的基本情況

1.1 高鐵地震監(jiān)控系統(tǒng)介紹

蘭新高鐵地震監(jiān)控系統(tǒng)每個(gè)地震臺(tái)站包括近高鐵和遠(yuǎn)高鐵2個(gè)地震監(jiān)測點(diǎn)，2個(gè)監(jiān)測點(diǎn)直線距離大于40 m，每個(gè)監(jiān)測點(diǎn)內(nèi)各布設(shè)有一臺(tái)加速度傳感器。當(dāng)2個(gè)加速度傳感器同時(shí)監(jiān)測到超40 cm/s2的地震動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出單臺(tái)站地震報(bào)警信號(hào)。高鐵地震臺(tái)站布設(shè)示意圖如圖1所示。

1.2 地震的基本情況介紹

2016年1月21日青海門源發(fā)生6.4級(jí)地震，蘭新高鐵地震監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出了地震報(bào)警并記錄了主震數(shù)據(jù)，隨后當(dāng)天又發(fā)生了3.6級(jí)和 2.7級(jí)余震，系統(tǒng)也記錄到了余震數(shù)據(jù)，3次地震的基本信息如表1所示。

圖1 高鐵地震監(jiān)測臺(tái)站布設(shè)示意圖Fig.1 High-speed railway earthquake monitoring stations layout diagram

表1 青海門源6.4級(jí)地震主余震蘭新高鐵地震監(jiān)測臺(tái)站強(qiáng)震記錄參數(shù)

2 場地非線性反應(yīng)評估

2.1 場地非線性反應(yīng)評估方法介紹

國內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)表明，強(qiáng)震作用下，土層的非線性反應(yīng)會(huì)導(dǎo)致場地的強(qiáng)震記錄比理論線性模擬結(jié)果要小很多。目前國際上主要采用DNL指標(biāo)(Degree of Nonlinear Site Response)來評估場地的非線性程度[7-8]，DNL指標(biāo)代表強(qiáng)震與弱震H/V譜比曲線在0.5～20 Hz的差異，通過強(qiáng)震和弱震下的譜比曲線面積差異來衡量場地的非線性程度，其的計(jì)算公式為

(1)

式中：Rstrong為強(qiáng)震在頻率點(diǎn)fi的 H/V譜比;Rweak為弱震在頻率點(diǎn)fi平均譜比,參與計(jì)算的頻率點(diǎn)范圍為0.5～20 Hz,N1和N2分別對應(yīng)于0.5 Hz和20 Hz的頻點(diǎn)序號(hào)。為避免人工截取S波和加窗平滑方法不同導(dǎo)致的誤差，本文采用5%阻尼比下的速度反應(yīng)譜來計(jì)算H/V譜比[9]。

2.2 數(shù)據(jù)篩選

由于高鐵地震臺(tái)站的2個(gè)監(jiān)測點(diǎn)相距40 m左右，近遠(yuǎn)2個(gè)監(jiān)測點(diǎn)均布設(shè)在同一原狀土層界面，因此可假設(shè)2個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的場地類別一致，近遠(yuǎn)高鐵監(jiān)測點(diǎn)強(qiáng)震記錄均可用于判斷場地類別。一般認(rèn)為當(dāng)?shù)乇韽?qiáng)震動(dòng)記錄峰值達(dá)到100 cm/s2以上時(shí)，土層會(huì)發(fā)生非線性反應(yīng)[10]。姚鑫鑫等[11]評估汶川地震強(qiáng)余震場地的非線性反應(yīng)，結(jié)果表明當(dāng)PGA>100 cm/s2時(shí)，可認(rèn)為場地發(fā)生顯著的非線性反應(yīng)，在主震中PGA較大的臺(tái)站，當(dāng)PGA>50 cm/s2時(shí)，也顯示出場地的非線性反應(yīng)。Rubinstein等[12]通過分析加州帕克菲爾德地區(qū)的中小地震后，發(fā)現(xiàn)在峰值加速度大于35 cm/s2時(shí)也可能出現(xiàn)非線性反應(yīng)。謹(jǐn)慎起見，根據(jù)表1所示，篩選門源主余震中每個(gè)臺(tái)站峰值加速度大于35 cm/s2的記錄計(jì)算強(qiáng)震譜比曲線，小于35 cm/s2的記錄計(jì)算弱震的平均譜比曲線，代入式(1)計(jì)算DNL指標(biāo)。AT所16臺(tái)和AT所11臺(tái)的峰值加速度計(jì)算均未超過35 cm/s2,因此不考慮土層非線性反應(yīng)。

2.3 土層非線性評估結(jié)果

利用強(qiáng)震記錄計(jì)算的高鐵臺(tái)站非線性指標(biāo)DNL值如表2所示。目前認(rèn)為峰值小于100 cm/s2的臺(tái)站DNL值在2～3，超過100 cm/s2的臺(tái)站DNL值普遍大于3。門源變電所臺(tái)和AT所12臺(tái)的DNL值均在3以下，表明2個(gè)臺(tái)站的近遠(yuǎn)高鐵監(jiān)測點(diǎn)場地未發(fā)生顯著的場地非線性反應(yīng)。Noguchi and Sasatani利用日本KiK-net和K-net臺(tái)網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行場地非線性反應(yīng)評估時(shí)也遇到類似的情況，即峰值較大的臺(tái)站計(jì)算出的DNL值小于3，他們認(rèn)為是場地相對較堅(jiān)硬的原因。門源變電所臺(tái)站近遠(yuǎn)監(jiān)測點(diǎn)3.6級(jí)余震記錄計(jì)算的DNL值分別為3.17和5.44，表明2個(gè)監(jiān)測點(diǎn)場地發(fā)生顯著的非線性反應(yīng)。

表2 臺(tái)站非線性場地反應(yīng)程度表

3 基于H/V譜比法的高鐵地震臺(tái)站場地分類

3.1 基于H/V譜比法確定場地條件的方法介紹

本文計(jì)算4個(gè)高鐵臺(tái)站3次地震的5%阻尼比下的速度反應(yīng)譜，并根據(jù)Ji等總結(jié)的中國強(qiáng)震臺(tái)站經(jīng)驗(yàn)場地分類方法來對高鐵地震臺(tái)站進(jìn)行場地分類，3類場地的H/V速度反應(yīng)譜標(biāo)準(zhǔn)譜比曲線如圖2所示，場地分類流程圖步驟如圖3所示。計(jì)算步驟歸納為

步驟1 對三分向強(qiáng)震記錄在0.25～25 Hz頻帶內(nèi)使用四階巴特沃斯濾波器濾波；

步驟2 計(jì)算濾波后的三分向強(qiáng)震記錄在5%阻尼比下的速度反應(yīng)譜；

步驟3 利用式(2)計(jì)算譜比值H/V,式中EW,NS和UD分別為步驟2中計(jì)算得到的東西、南北和豎直方向記錄在5%阻尼比下的速度反應(yīng)譜值；

(2)

步驟4 將同一個(gè)臺(tái)站多次地震得到的譜比值H/V平均，得到臺(tái)站的平均譜比曲線；

步驟5 統(tǒng)計(jì)測點(diǎn)譜比曲線的峰值P和卓越周期Tg，并分別計(jì)算與我國Ⅱ類和Ⅲ類場地標(biāo)準(zhǔn)譜比曲線的譜形匹配指標(biāo)SI(Ⅱ)和SI(Ⅲ)，見式(3)，式中：n為所取的周期點(diǎn)個(gè)數(shù)；di為第i個(gè)周期處測點(diǎn)譜比曲線與我國Ⅱ類或Ⅲ類場地的經(jīng)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)譜比曲線值的差。SI值越大，代表與經(jīng)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)譜比曲線越接近，取SI值大者對應(yīng)的場地分類結(jié)果。

(3)

步驟6 對SI值進(jìn)行0.05顯著水平下的Sperman 秩相關(guān)系數(shù)校驗(yàn)，即當(dāng)SI值大于0.460時(shí)，才接受場地分類結(jié)果，否則認(rèn)為場地不可用本方法分類。

圖2 中國三類場地標(biāo)準(zhǔn)譜比曲線Fig.2 Mean HVSR curves for three site classes defined in the Chinese seismic code

圖3 中國強(qiáng)震臺(tái)站經(jīng)驗(yàn)場地分類流程圖Fig.3 Flowchart of proposed empirical site classification scheme for national strong motion observation network system station

3.2 強(qiáng)震數(shù)據(jù)篩選

一般認(rèn)為當(dāng)土層發(fā)生引起譜比卓越周期和幅值變化的非線性反應(yīng)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致場地誤判。根據(jù)上文的臺(tái)站場地非線性反應(yīng)分析，僅門源變電所臺(tái)站近遠(yuǎn)高鐵監(jiān)測點(diǎn)在3.6級(jí)地震中場地發(fā)生顯著的非線性反應(yīng)，故在進(jìn)行場地分類時(shí)剔除這2個(gè)記錄。高鐵地震臺(tái)站2個(gè)監(jiān)測點(diǎn)距離約40 m，可假定2個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的場地類別一致，可共同計(jì)算臺(tái)站平均譜比曲線。篩選后門源變電所臺(tái)站有4組強(qiáng)震記錄，AT所12臺(tái)站有6組強(qiáng)震記錄，AT所12臺(tái)站和AT所16臺(tái)站各有2組強(qiáng)震記錄用于場地分類計(jì)算。

3.3 場地分類結(jié)果

利用上文方法對臺(tái)站進(jìn)行分類，4個(gè)高鐵地震臺(tái)站的譜比曲線如圖4所示，場地分類結(jié)果如表3所示。從圖4中可以看出，門源變電所臺(tái)站的平均譜比峰值主要分布在0.16～0.42 s，AT所12臺(tái)站的平均譜比曲線峰值主要分布在0.17～0.22 s，2個(gè)臺(tái)站的卓越周期都處于Ⅱ類場地0.15～0.45 s的統(tǒng)計(jì)范圍之內(nèi)，且譜形匹配指標(biāo)SI值較高，表現(xiàn)出顯著的Ⅱ類場地譜比曲線特征。AT所11臺(tái)站的平均譜比曲線表現(xiàn)出明顯“雙峰現(xiàn)象”，即在場地卓越周期出現(xiàn)第1個(gè)波峰，然后在0.9 s處出現(xiàn)第2個(gè)波峰，這是Ⅲ類場地標(biāo)準(zhǔn)譜比曲線的顯著特征，譜形匹配指標(biāo)SI計(jì)算結(jié)果也表明AT所11臺(tái)站的平均譜比曲線與Ⅲ類場地標(biāo)準(zhǔn)譜比曲線更加相似。AT所16臺(tái)站近遠(yuǎn)高鐵的譜比曲線與平均譜比曲線幾乎重合，說明AT所16臺(tái)站的近遠(yuǎn)2個(gè)監(jiān)測點(diǎn)場地條件十分相似，由于其卓越周期小于0.15 s且譜比峰值小于4，按照經(jīng)驗(yàn)場地分類方法直接劃分為Ⅰ類硬土場地。

圖4 臺(tái)站平均譜比曲線Fig.4 Station average spectral ratio curves

表3 臺(tái)站場地分類結(jié)果

4 高鐵地震臺(tái)站近遠(yuǎn)高鐵監(jiān)測點(diǎn)場地條件評估

4.1 高鐵地震臺(tái)站監(jiān)測點(diǎn)場地條件分析

地震動(dòng)主要受震源(震源破裂過程)、傳播路徑(波在地殼中的傳播過程)和場地條件的影響。高鐵地震臺(tái)站內(nèi)的2個(gè)監(jiān)測點(diǎn)距離約40 m，相對幾十公里以外的地震來說，可認(rèn)為震源和傳播路徑一致，影響高鐵地震觀測值的主要因素為場地條件的差異。我國在制定高鐵地震臺(tái)站建設(shè)方案時(shí)，已經(jīng)考慮到盡量減小2個(gè)監(jiān)測點(diǎn)場地條件差異，因此在2個(gè)監(jiān)測點(diǎn)開挖基坑至老土層，保證2個(gè)監(jiān)測點(diǎn)處于同一土層界面上，如圖1所示。臺(tái)站建設(shè)在高鐵沿線變電所內(nèi)，場地平坦，對于相距約40 m的2個(gè)監(jiān)測點(diǎn)來說可以認(rèn)為地形條件一致。綜合分析得出，高鐵地震臺(tái)站2個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的場地條件比較類似，但高鐵的這種基于經(jīng)驗(yàn)的建臺(tái)方案并未得到定量數(shù)據(jù)的驗(yàn)證。

4.2 高鐵地震臺(tái)站近遠(yuǎn)高鐵監(jiān)測點(diǎn)場地類別相似性分析

前文介紹的譜形匹配指標(biāo)SI可以表征2個(gè)譜比曲線的相似程度，SI值越大，代表2個(gè)譜比曲線越接近。本文利用式(2)分別計(jì)算4個(gè)臺(tái)站近遠(yuǎn)高鐵監(jiān)測點(diǎn)在門源6.4級(jí)主余震作用下的譜比曲線，并利用式(3)計(jì)算近遠(yuǎn)高鐵監(jiān)測點(diǎn)譜比曲線的譜形匹配指標(biāo)SI。近遠(yuǎn)高鐵監(jiān)測點(diǎn)譜形匹配指標(biāo)SI值計(jì)算結(jié)果如表4所示。4個(gè)臺(tái)站的近遠(yuǎn)高鐵監(jiān)測點(diǎn)譜比曲線在3次地震中表現(xiàn)出良好的相似性，SI值均高于0.7，遠(yuǎn)高于0.460，通過了0.05顯著水平下的Sperman 秩相關(guān)系數(shù)校驗(yàn)，表明高鐵地震臺(tái)站近遠(yuǎn)高鐵監(jiān)測點(diǎn)的譜比曲線具有高度相似性，而臺(tái)站譜比曲線與場地類別密切相關(guān)，因此2個(gè)監(jiān)測點(diǎn)場地條件較為相似。

表4 近遠(yuǎn)高鐵監(jiān)測點(diǎn)譜形匹配指標(biāo)SI計(jì)算結(jié)果表

4.3 高鐵地震臺(tái)站近遠(yuǎn)高鐵監(jiān)測點(diǎn)場地類型相似性驗(yàn)證

門源變電所臺(tái)站和AT所12臺(tái)站都記錄到3次地震數(shù)據(jù)，將2個(gè)臺(tái)站的近遠(yuǎn)高鐵監(jiān)測點(diǎn)分別計(jì)算平均譜比曲線并采用我國強(qiáng)震臺(tái)站經(jīng)驗(yàn)場地分類方法進(jìn)行場地劃分，2個(gè)臺(tái)站近遠(yuǎn)高鐵監(jiān)測點(diǎn)的譜比曲線如圖5所示，場地分類結(jié)果如表5所示。從平均譜比曲線來看，門源變電所臺(tái)站和AT所12臺(tái)站的近遠(yuǎn)高鐵監(jiān)測點(diǎn)譜比曲線形狀相似，且與標(biāo)準(zhǔn)譜比曲線的譜型匹配指標(biāo)較高，都超過了0.7，其近遠(yuǎn)高鐵監(jiān)測點(diǎn)都劃為同一場地類別，表明了我國高鐵地震臺(tái)站建設(shè)方案的合理性。

圖5 高鐵地震臺(tái)站近遠(yuǎn)高鐵監(jiān)測點(diǎn)平均譜比曲線Fig.5 Near and far monitoring points average spectral ratio curves of high-speed railway seismic station

表5 高鐵地震臺(tái)站近遠(yuǎn)高鐵監(jiān)測點(diǎn)場地分類結(jié)果

4.4 高鐵地震臺(tái)站近遠(yuǎn)高鐵監(jiān)測點(diǎn)峰值差異分析

譜形匹配結(jié)果表明門源變電所臺(tái)站和AT所12臺(tái)站近遠(yuǎn)高鐵監(jiān)測點(diǎn)場地類型一致，但在門源6.4級(jí)主震中門源變電所臺(tái)站和AT所12臺(tái)站記錄的近遠(yuǎn)高鐵監(jiān)測點(diǎn)峰值加速度仍有明顯的差別，而AT所16臺(tái)站和AT所11臺(tái)站記錄的峰值加速度差別不大。這可能是由于強(qiáng)震作用下場地非線性反應(yīng)引起的，場地非線性會(huì)導(dǎo)致土體發(fā)生塑性變形，剪切模量減小，阻尼比增大，地震動(dòng)記錄比線性理論模擬得到的地震動(dòng)小。上文計(jì)算的臺(tái)站場地非線性指標(biāo)表明，雖然門源變電所臺(tái)和AT所12臺(tái)站在門源6.4級(jí)主震中未發(fā)生顯著的非線性反應(yīng)，但計(jì)算的DNL參數(shù)表明門源變電所近高鐵監(jiān)測點(diǎn)場地的非線性程度高于遠(yuǎn)高鐵監(jiān)測點(diǎn)，AT所12臺(tái)站遠(yuǎn)高鐵監(jiān)測點(diǎn)場地的非線性程度高于近高鐵監(jiān)測點(diǎn)。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，對于某些較硬的場地，雖然記錄的峰值加速度值較高，但得到較低的DNL值，表明較軟場地比較硬場地更容易出現(xiàn)場地非線性反應(yīng)，從而導(dǎo)致記錄的加速度峰值偏小。因此認(rèn)為在門源6.4級(jí)強(qiáng)震動(dòng)作用下，門源變電所臺(tái)站和AT所12臺(tái)站雖然沒有發(fā)生顯著的場地非線性反應(yīng)，但門源變電所近高鐵監(jiān)測點(diǎn)和AT所12臺(tái)站遠(yuǎn)高鐵監(jiān)測點(diǎn)的場地非線性反應(yīng)程度相比另外一個(gè)監(jiān)測點(diǎn)要嚴(yán)重，從而導(dǎo)致峰值加速度偏小，表明土層場地劃分為同一場地類別仍有軟硬差別，這將導(dǎo)致臺(tái)站在強(qiáng)震動(dòng)作用下的記錄差異。而AT所16臺(tái)站和AT所11臺(tái)站由于記錄到的峰值加速度值較小，不會(huì)引起場地土層的非線性反應(yīng)，因此近遠(yuǎn)高鐵監(jiān)測點(diǎn)記錄的峰值加速度值相差不大。

5 結(jié) 論

本文采用2016年蘭新高鐵地震監(jiān)控系統(tǒng)臺(tái)站記錄到的門源6.4級(jí)主余震強(qiáng)震數(shù)據(jù)，計(jì)算了4個(gè)高鐵地震臺(tái)站5%阻尼比下H/V速度反應(yīng)譜比曲線，分析了4個(gè)臺(tái)站的場地非線性反應(yīng)程度，采用中國強(qiáng)震臺(tái)站經(jīng)驗(yàn)場地分類方法，利用譜比曲線的卓越周期、峰值和譜形匹配指標(biāo)3個(gè)參數(shù)完成了對4個(gè)高鐵地震臺(tái)站的場地分類。比較了同一個(gè)高鐵地震臺(tái)站在3個(gè)地震作用下近遠(yuǎn)高鐵2個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的譜比曲線，確定二者譜比曲線的相似性，完成了高鐵臺(tái)站近遠(yuǎn)高鐵監(jiān)測點(diǎn)場地條件評估。本文的研究工作對于我國高鐵地震監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)和強(qiáng)震數(shù)據(jù)的應(yīng)用具有重要的參考價(jià)值，主要表現(xiàn)在。

(1)我國所有運(yùn)行的高鐵地震監(jiān)控系統(tǒng)均未滿8年，強(qiáng)震記錄十分匱乏。本文在進(jìn)行譜比法場地分類時(shí)，利用場地非線性指標(biāo)DNL來篩選用于場地分類的強(qiáng)震數(shù)據(jù)，既保留了峰值加速度較大卻沒有發(fā)生顯著非線性場地反應(yīng)的記錄，也剔除了峰值加速度較小但產(chǎn)生非線性反應(yīng)的記錄，這種數(shù)據(jù)篩選方法可以最大程度的利用有限的高鐵強(qiáng)震數(shù)據(jù)進(jìn)行場地分類，保證譜比曲線能夠體現(xiàn)場地的平均特性。

(2)本文利用中國強(qiáng)震臺(tái)站經(jīng)驗(yàn)場地分類方法完成了高鐵地震臺(tái)站的場地分類，在我國高鐵臺(tái)站場地資料缺失的情況下，可先利用強(qiáng)震記錄的譜比曲線完成場地分類，并利用場地分類信息開展高鐵沿線區(qū)域地震動(dòng)衰減關(guān)系研究、加速度和烈度分布圖繪制以及結(jié)構(gòu)抗震等研究。

(3)本文對于我國高鐵地震臺(tái)站近遠(yuǎn)高鐵監(jiān)測點(diǎn)的布臺(tái)方式合理性進(jìn)行了驗(yàn)證，通過門源6.4級(jí)主余震強(qiáng)震數(shù)據(jù)證明了4個(gè)高鐵臺(tái)站近遠(yuǎn)2個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的譜比曲線的相似性，分別對門源變電所臺(tái)站和AT所12臺(tái)站近遠(yuǎn)高鐵監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行場地分類，結(jié)果表明場地類型一致，驗(yàn)證了現(xiàn)行高鐵地震臺(tái)站建設(shè)方法的合理性，有利于我國高鐵地震臺(tái)站建臺(tái)方案的推廣應(yīng)用。雙監(jiān)測點(diǎn)場地條件相似性評估方法也可用于現(xiàn)有高鐵地震臺(tái)站的場地條件評價(jià)。

(4)本文對同一場地類型下高鐵近遠(yuǎn)2個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的加速度峰值差異進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)門源變電所臺(tái)站和AT所12臺(tái)站的近遠(yuǎn)高鐵監(jiān)測點(diǎn)的峰值差異較大，而AT所16臺(tái)站和AT所11臺(tái)站峰值差異小，這可能是同一場地類別的土層仍有軟硬差異導(dǎo)致的，較軟的場地在強(qiáng)地震動(dòng)作用下非線性程度更高，導(dǎo)致強(qiáng)震動(dòng)記錄偏小。AT所16臺(tái)站和AT所11臺(tái)站由于記錄到的峰值加速度值較小，未發(fā)生場地非線性反應(yīng)，因此峰值加速度差異較小。