４２ 国际地震动态 ２０１４矩 值，通过地震时警报值的误报漏报分析和时效性分析、震后限速值和停车值的合理性分析， 结合统计关系中各地震动参数间的相关性以及各地震动参数与新干线高架桥柱破坏变化和破 坏分布的关系，提出了中国高速铁路运行控制用地震动参数的阈值建议值。研究了竖向分量 地震动参数用于运行控制的可行性，提出了相应的警报阈值建议值。 （４）在日本单台利用Ｐ波初始阶段幅值增长率估算震中距Ｂ一△方法的基础上，通过研究 Ｂ一△方法的理论形式，利用中国ＣＳＭＮＣ强震观测数据，验证了通过线性拟合Ｐ波初始阶段 幅值包络确定震中距的ｃ．△方法，该方法可以在Ｐ波触发后０．５ Ｓ得到理想的震中距估算结 果，并明确了该方法在高频条件能得到更优的震中距确定结果。此外，针对该方法在实时应 用中的缺陷，提出了利用阿里亚斯烈度Ｐ波初始阶段幅值增长率估算震中距的Ａ一△方法，不 同估算时间窗的计算结果表明，该方法可以在Ｐ波触发后０．７ Ｓ给出稳定的震中距估算结果， Ｐ波触发后１．０ Ｓ得到最佳的震中距估算结果，且有着优异的实时应用前景。 （５）建立了基于中国ＣＳＭＮＣ强震观测数据的地震预警系统中常用的ｒ。…、ｒ 以及Ｐ 这３种地震波特征参数与震级的比例关系，误差分析结果表明，Ｐ 得到的震级估算结果最 优。分析了全波段各地震动参数与震级的比例关系，结果显示，全波段平方速度ＩＶ２得到的 估算震级与实际震级最符合１：１的线性比例关系，且在不同震级范围的误差都较小，建立了 Ｐ波段平方速度ＩＶ２ 与全波段平方速度ＩＶ２的比例关系，并且通过Ｐ波段平方速度ＩＶ２ 与 全波段平方速度ＩＶ２的比例关系，解释了现有地震预警震级估算方法在大震级处低估震级的 原因，进而提出了一种利用平方速度ＩＶ２连续估算震级的方法，该方法可以在Ｐ波触发后５ Ｓ 获得最佳的震级估算结果。 关键词 高速铁路；地震防灾；运行控制用地震动参数；地震预警 （作者电子信箱，宋晋东：ｉｅｍｓｊｄ＠１２６．ｃｏｍ） 汶川特大地震汉源震害异常研究 李 平 （中国地震局工程力学研究所，哈尔滨１５００８０） 中图分类号：Ｐ３１５．９； 文献标识码： Ａ；ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．０２３５—４９７５．２０１４．０５．０１１ ２００８年５月１２日在汶川发生的８．０级特大地震，是新中国成立以来破坏最强、波及范 围最广、救灾难度最大的一次地震。这次历史罕见的地震灾害所造成的巨大破坏，举国震惊， 举世关注。距震中近２５０ ｋｍ的汉源县城为这一特大地震Ⅵ度区内唯一的Ⅷ度异常区，是十 分典型而又罕见的远震高烈度异常区。汶川地震发生后，这一现象引起了国内外学者的广泛 关注。探索汉源县城震害异常成因，总结其形成条件和地震动特征，对促进场地条件工程抗 震影响的研究以及提高工程抗震水平具有重要的理论意义和工程应用价值，本文就这一问题 开展了系统的研究。 本文全面系统地归纳、总结和评述了当前本领域的前沿研究成果和相关文献。在整理汶 第５期 中国地震局工程力学研究所２０１３届博士论文摘要（Ⅲ）４３ 川地震汉源科学考察资料的基础上，利用现场震害调查、震后科学考察、勘察测试所获得的 资料，通过理论分析和数值模拟等方法给出了汉源震害异常原因的初步解释，开展了以下几 个方面的研究： （１）开展了汉源县城的震害调查、科学考察和场地勘察工作。汶川地震发生后，防灾科 技学院组织部分教师组成科考队对汉源震害异常区进行了全面、深入的考察。野外考察获得 了汉源县城详细的震害、地质构造、地震地质灾害、地形地貌、强震台站资料等数据信息；通 过场地勘察及试验，获得了场地土层结构和土动力学参数资料。结合震害调查资料，本文采 用经验公式法对汉源县城建筑物的自振周期进行分析，得到其破坏较严重结构类型建筑物的 自振周期大致范围为０．１～０．６ ｓ。 （２）提出了汉源场地输入地震动的确定方法。本文采用人工合成地震动和强震记录反演 两种方法来确定汉源县城输入地震动。在人工地震动合成方法中，拟合了汶川地震发震断层 下盘的基岩峰值加速度和反应谱衰减关系。分析表明，本文的衰减关系较好地反映了汶川特 大地震发震断层下盘的基岩峰值加速度及反应谱衰减规律。根据所得的衰减关系，本文确定 了汉源场地的峰值加速度及其反应谱值。结合相关的经验参数，人工合成给出了５组地震动 加速度时程。本文提出利用强震记录反演场地输入地震动方法，其做法是把距汉源最近的九 襄强震台站作为反演台站，由于位于汉源县城附近２２ ｋｍ的九襄强震台有详细的建台资料， 并且在汶川地震中获取了宝贵的强震记录，本文利用这些资料，采用一维等效线性化频域分 析方法，反演得到水平向ＥＷ和ＮＳ基岩场地输入地震动时程。分析表明，反演的基岩地震 动具有较高的可靠性，可以作为汉源县城输入地震动。 （３）研究了土层结构对汉源震害异常的影响。本文在汉源县城场地通过工程地质勘察获 得了场地土层以及土动力学参数试验数据。在此基础上，利用一维等效线性地震反应分析方 法分别研究了表层土厚度、卵石层埋深、卵石层厚度、卵石层剪切波速以及最不利工况组合 等对汉源县地表地震动的影响。研究结果表明，汉源县城特殊土层结构具有显著的放大效 应，该放大效应对汉源县城震害异常有着重要的影响。 （４）研究了地形效应对汉源震害异常的影响。根据汶川地震科学考察现场调查资料，本 文分析了汉源县的地形地貌特征，实际测绘出汉源三维地形图，采用二维有限差分法及人工 透射边界的原理对地形影响进行了数值模拟，得到各个观测点的传递函数幅值谱，并利用场 地传递函数幅值表示放大效应。计算结果表明，汉源县城地形对地震动的放大效应比较明 显，地形放大效应显著是汉源震害异常的生要原因之一。 （５）研究了断裂构造对汉源震害异常的影响。采用二维有限差分和透射边界理论方法分 析了断裂破碎带与研究点的距离和九襄断裂对汉源县城震害的影响。结果表明，对汉源震害 异常可能有影响的断裂为九襄断裂。这是因为，九襄断裂作为一条隐伏断裂，是否通过县城 有待进一步研究，但如果这一断裂通过汉源县城，对频带４～９ Ｈｚ的地震动放大效应更加显 著。 综上所述，造成汉源震害异常的主要原因是土层结构、地形效应和断裂对地震动的放大 效应。计算结果表明，汶川地震在汉源的放大效应在２．Ｏ～１０ Ｈｚ频段内更显著。放大的地表 峰值加速度值超过了《建筑抗震设计规范》（ＧＢＪ１１—８９）规定的汉源县城罕遇地震的峰值加速 度。这使汉源县城的建筑物遭受了超过设计规范的地震惯性力，导致建筑物破坏，同时其放 大效应显著频带与建筑物的自振周期吻合，产生了共振效应更加重了震害，致使汉源县城震 ４４ 国际地震动态 害异常。 破坏性地震的震害异常现象综合反映了场地条件对地震动响应的程度，它既与场地条件 密切相关，又与地震波的传播过程和震源物理过程密不可分，是一极具探索性的研究课题。 本文利用汶川Ｉ地震后现场调查和科学考察获得的部分资料，对汉源震害异常现象做了初步总 结和解释。由于震害异常现象的复杂性，本文的认识是粗浅的，如有不当之处，敬请指正。 关键词 汶川地震；汉源县城；震害异常；地震反应；场地效应 （作者电子信箱，李平：ｃｈｉｎａｌｉｐｉｎｇ１９８１＠１２６．ｃｏｒｎ） 大型动力离心机设计理论与关键技术研究 王永志 （中国地震局工程力学研究所，哈尔滨１５００８０） 中图分类号：ＴＵ４１５； 文献标识码： Ａ；ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．０２３５—４９７５．２０１４．０５．０１２ 按照装备振动台与否，土工离心机大致可分为静力试验离心机和动力试验离心机（也称 离心机振动台）两大类，本文将后者简称为动力离心机。动力离心机（ｄｙｎａｍｉｃ ｃｅｎｔｒｉｆｕｇｅ）是 目前国际公认研究岩土地震工程和土动力学最先进、最有效的科学试验平台，而我国仅拥有 数台辅助建设的中小型动力离心机设备，且主要技术指标与国际存在很大差距。国内大型动 力离心机则为空白，这与我国辽阔的地域、复杂的工程地质条件、高速发展的经济建设以及 严峻的地震形势十分不相称。大型动力离心机系统十分复杂而庞大，涉及技术多，成功经验 少，建设过程具有问题多、难度大、历时长、花费高等特点。全球仅有两台大型动力离心机， 且自建设后一直不断改进，其中ＵＣ Ｄａｖｉｓ大型动力离心机建设周期累计长达１６年。国际当 前动力离心机研制技术和试验技术均不成熟，尚处于初级发展阶段，而国内对大型动力离心 机的认识仅限于对指标和功能的了解，缺乏系统的关键技术和设计理论研究。 本文以国内对大型动力离心机的迫切需要为背景，以中国地震局工程力学研究所ＤＣＩ— ＥＭ－４０—３００大型动力离心机建设为蓝本，就大型动力离心机的设计理论和关键技术展开研 究，确定关键技术和设计难点，剖析主要难点和关键问题，对其中关键问题进行系统地分析、 建模、推导、计算和验证。完成的主要工作和成果如下： （１）详细总结了国内外动力离心机及土工离心机发展现状，提出了两者性能评价指标差 异和规模划分标准。阐述了动力离心机研制技术和试验技术的当前研究进展，指出了国内动 力离心机发展的重点方向与趋势。提出了中国地震局工程力学研究所ＤＣＩＥＭ一４０—３００大型动 力离心机的功能设计指标，阐明了其总体规模和功能特点。 （２）密切跟踪国际相关技术最新发展，剖析了国际上仅有的ＵＣ Ｄａｖｉｓ和ＰＷＲＩ两台大 型动力离心机设备建设经验、结构组成和设计方法。分析了大型动力离心机系统主要部分的 机械结构、运动约束及功能条件的内在影响和制约。确定了４个子系统的关键技术、设计重 点和难点，指出了离心振动台是整个系统的研制核心。
