發(fā)布時(shí)間：2020-11-18 12:08

　　 場(chǎng)地條件對(duì)地表地震動(dòng)有著重要影響,場(chǎng)地特征參數(shù)的測(cè)定是場(chǎng)地條件影響研究的首要任務(wù)。地脈動(dòng)單點(diǎn)譜比法因其簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)被廣泛用于場(chǎng)地動(dòng)力特性評(píng)價(jià)。但是受理論假設(shè)的不完備性影響和局限,在激勵(lì)源多且復(fù)雜的場(chǎng)地,地脈動(dòng)H/V譜比與場(chǎng)地的動(dòng)力反應(yīng)或傳遞函數(shù)并不完全一致。有效消除激勵(lì)源影響,提高地脈動(dòng)單點(diǎn)譜比對(duì)場(chǎng)地動(dòng)力特性的表達(dá)精度,建立地脈動(dòng)譜比參數(shù)與場(chǎng)地特征參數(shù)之間的關(guān)系,始終是地脈動(dòng)研究的核心問(wèn)題和難點(diǎn)。本文借助聚類分析在無(wú)監(jiān)督學(xué)習(xí)樣本特征和自動(dòng)分類方面的高效性能,研究提取表征場(chǎng)地信息的地脈動(dòng)H/V譜比,建立其卓越頻率、曲線特征與場(chǎng)地特征參數(shù)的關(guān)系和場(chǎng)地類別劃分方法。本文完成的主要工作及研究成果包括:1.比較了K-means、層次聚類和FCM聚類對(duì)多峰值譜曲線的聚類效力,分析了地脈動(dòng)H/V譜比聚類后類內(nèi)相似度和類間差異及其與激勵(lì)源和場(chǎng)地特征間的關(guān)系,構(gòu)建了基于K-means法的場(chǎng)地相關(guān)H/V譜比提取方法。對(duì)20個(gè)復(fù)雜場(chǎng)地地脈動(dòng)H/V譜比聚類分析結(jié)果顯示,聚類結(jié)果不受初始值選擇的影響,更穩(wěn)定;與場(chǎng)地傳遞函數(shù)的對(duì)比顯示,利用本文聚類分析方法確定的卓越頻率在其中19個(gè)場(chǎng)地上精度得到明顯提升。2.通過(guò)我國(guó)西北戈壁荒漠薄覆蓋層場(chǎng)地和東南沿海巨厚覆蓋層場(chǎng)地的地脈動(dòng)觀測(cè)和H/V譜比聚類分析,檢驗(yàn)了基于地脈動(dòng)單點(diǎn)譜比卓越頻率的場(chǎng)地特征參數(shù)測(cè)試方法適用性,修正并擴(kuò)展了其適用頻帶范圍,給出了基于地脈動(dòng)H/V譜比卓越頻率的場(chǎng)地類別判定方法。結(jié)果表明,基于地脈動(dòng)單點(diǎn)譜比的場(chǎng)地特征參數(shù)測(cè)定方法在計(jì)算場(chǎng)地覆蓋層厚度、覆蓋層等效周期時(shí),對(duì)深厚覆蓋層場(chǎng)地會(huì)低估,淺覆蓋層場(chǎng)地會(huì)高估;對(duì)該方法修正后,適用頻帶范圍擴(kuò)展到了0.58~12.5Hz,計(jì)算的場(chǎng)地覆蓋層厚度、覆蓋層等效周期與實(shí)測(cè)值的平均相對(duì)誤差提高到22%和27%;基于單點(diǎn)譜比卓越頻率對(duì)235個(gè)場(chǎng)地類型的判別結(jié)果正確率為87%,遠(yuǎn)大于《場(chǎng)地微振動(dòng)測(cè)量技術(shù)規(guī)程》方法28%的正確率。3.通過(guò)分析場(chǎng)地分類規(guī)范中不同覆蓋層厚度、等效剪切波速V_(s20)和場(chǎng)地類別所對(duì)應(yīng)的地脈動(dòng)H/V譜比的差異,構(gòu)造了適用于不同場(chǎng)地特征參數(shù)的地脈動(dòng)H/V譜比聚類分析的距離函數(shù),并與譜比曲線對(duì)比驗(yàn)證了其有效性;通過(guò)構(gòu)造的距離函數(shù)和譜比標(biāo)準(zhǔn)曲線,分別給出了基于地脈動(dòng)H/V譜比曲線的區(qū)域和單個(gè)場(chǎng)地分類方法。結(jié)果顯示,采用構(gòu)造的距離函數(shù)對(duì)所研究的79個(gè)場(chǎng)地地脈H/V譜比聚類,對(duì)場(chǎng)地類型分類時(shí)誤判率為0;場(chǎng)地等效剪切波速分類誤判率為9%。采用給出的方法對(duì)場(chǎng)地特征參數(shù)分類,并與地脈動(dòng)H/V譜比卓越頻率法對(duì)比,結(jié)果顯示二者對(duì)覆蓋層厚度的分類一致,場(chǎng)地類型、等效剪切波分類時(shí),聚類法綜合考慮了譜比的卓越頻率、峰值等特征。利用單個(gè)場(chǎng)地特征參數(shù)分類新方法對(duì)4個(gè)不同場(chǎng)地的特征參數(shù)分類,結(jié)果顯示只有一個(gè)場(chǎng)地的覆蓋層厚度分類有誤。
【學(xué)位單位】：中國(guó)地震局工程力學(xué)研究所
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TU435
【部分圖文】：

中國(guó)地震局工程力學(xué)研究所碩士學(xué)位論文過(guò)平均樣本來(lái)更新簇中心；后者只考慮樣本間的相似性，簇間具有相關(guān)的鏈接函數(shù)，不用更新樣本中心。對(duì)于組成較復(fù)雜的樣本集，K-means 在聚類時(shí)對(duì)樣本平均，可以減小相似性差別大的樣本對(duì)分類結(jié)果的影響，聚和型層次聚類完全按照樣本間相似性進(jìn)行聚類，最后的結(jié)果容易受單個(gè)樣本影響。2.2.2 多峰值譜曲線聚類效果對(duì)比分析地脈動(dòng)信號(hào)為各種振源激發(fā)并傳播形成的不同時(shí)窗不同頻率成分相互混擾的振動(dòng)時(shí)程，單點(diǎn)譜比曲線一般為復(fù)雜的多峰值曲線。本小節(jié)構(gòu)造了由 cos(2π 3 t)、cos(2π 3 t)+cos(2π 0.5 t)、cos(2π 3 t)+ cos(2 π 7 t)、2cos(2π 3 t)4 個(gè)主頻率（0.5Hz，3Hz，5Hz，7Hz）不同時(shí)長(zhǎng)信號(hào)混雜的簡(jiǎn)單時(shí)程曲線，時(shí)長(zhǎng)為 500s，采樣率為 100Hz，如圖 2-1（左圖）所示。對(duì)模擬信號(hào)施加 5.12s 的漢寧窗并采用20 點(diǎn)光滑函數(shù)平滑后得到 96 條富氏譜，如圖 2-1（右圖）所示。96 條富氏譜按卓越頻率不同可分為三類。

第二章 基于聚類分析的場(chǎng)地 H/V 譜比提取相關(guān)距離： 撈 撈 撈 撈 撈 撈 撈 本曲線，其中 ux、uy為樣本平均值函數(shù)計(jì)算結(jié)果知，如果按照歐式距離對(duì)曲線 A、B分成一類，如果按照曼哈頓距離分類， A、C 分成 A、B 將分成一類，并且 A、B 之間的相關(guān)距離遠(yuǎn)相關(guān)距離函數(shù)地對(duì)不同峰值頻率曲線分類效果最優(yōu)量譜比曲線間的相似性。

圖 2-3 富氏譜 K-means 聚類結(jié)果按照聚和型層次聚類的步驟對(duì) 96 條富氏曲線聚類，簇間鏈接選擇平均值，按照樣本間相似性逐層繪制的樹(shù)狀圖如圖 2-4。如果想把譜分成三簇，需在相關(guān)距離為 0.25 處對(duì)樹(shù)狀圖進(jìn)行切割，每一簇的富氏譜如圖 2-5。圖 2-4 富氏譜聚和型層次聚類樹(shù)狀圖
【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 杜建中;;大地脈動(dòng)[J];人民黃河;2017年02期

2 郭明珠,謝禮立,于海英;地脈動(dòng)機(jī)制分析方法研究[J];世界地震工程;2002年02期

3 雷立學(xué);;地脈動(dòng)的穩(wěn)定性[J];工程勘察;1988年04期

4 李志雄;袁錫文;朱航;丁軍;陳金燕;明穗花;;海南數(shù)字地脈動(dòng)參數(shù)處理系統(tǒng)[J];地震;2008年02期

5 鄭露露;林建民;倪四道;祝捍皓;鄭紅;;臺(tái)風(fēng)激發(fā)的第二類地脈動(dòng)特征及激發(fā)模式分析[J];地球物理學(xué)報(bào);2017年01期

6 夏英杰;倪四道;曾祥方;;汶川地震前地脈動(dòng)信號(hào)的單臺(tái)法研究[J];地球物理學(xué)報(bào);2011年10期

7 李玉鑾;;周邊場(chǎng)地及建筑物對(duì)地脈動(dòng)測(cè)試影響的探討[J];福建建筑;2006年04期

8 郭明珠,周嗣平,徐國(guó)棟,俞瑞芳;基巖表面地脈動(dòng)譜比研究[J];巖土力學(xué);2004年07期

9 戚浩;黃顯良;汪貴章;夏仕安;張炳;程鑫;;安徽地震臺(tái)網(wǎng)地脈動(dòng)處理系統(tǒng)的建設(shè)[J];地震地磁觀測(cè)與研究;2011年03期

10 言利幫;;地脈動(dòng)在場(chǎng)地卓越周期測(cè)試中的應(yīng)用[J];工程地球物理學(xué)報(bào);2009年S1期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 羅桂純;基于強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)的場(chǎng)地效應(yīng)非線性特性研究[D];中國(guó)地震局地球物理研究所;2015年

2 曾祥方;射線理論在地震動(dòng)源和地球內(nèi)部界面研究中的應(yīng)用[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 陳盛揚(yáng);基于聚類分析的地脈動(dòng)單點(diǎn)譜比應(yīng)用研究[D];中國(guó)地震局工程力學(xué)研究所;2019年

2 高雷;BMT-Ⅱ型地脈動(dòng)測(cè)試設(shè)備研發(fā)及其工程應(yīng)用[D];煙臺(tái)大學(xué);2019年

3 張振;玉溪盆地三維速度結(jié)構(gòu)建模及地脈動(dòng)H/V譜模擬[D];中國(guó)地震局地球物理研究所;2018年

4 王雅婷;臺(tái)風(fēng)激發(fā)地脈動(dòng)特征及源區(qū)定位分析[D];浙江海洋大學(xué);2018年

5 張彥;井下地脈動(dòng)測(cè)試方法研究及設(shè)備研發(fā)[D];煙臺(tái)大學(xué);2018年

6 于凱;長(zhǎng)周期地脈動(dòng)特征及其在都市地震防災(zāi)中的應(yīng)用研究[D];上海交通大學(xué);2012年

7 郝冰;煙臺(tái)市區(qū)工程場(chǎng)地地脈動(dòng)特征分析[D];煙臺(tái)大學(xué);2017年

8 倪世偉;地脈動(dòng)數(shù)據(jù)的并行處理方法[D];福州大學(xué);2010年

9 劉宇實(shí);基于地震記錄和地脈動(dòng)的場(chǎng)地速度結(jié)構(gòu)探查研究[D];中國(guó)地震局工程力學(xué)研究所;2016年

10 戴嘉偉;利用地脈動(dòng)和強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)數(shù)據(jù)分析汶川地震的場(chǎng)地效應(yīng)[D];中國(guó)地震局工程力學(xué)研究所;2016年

本文編號(hào)：2888701