книги из ГПНТБ / Перепелица, В. А. Определение истинного вида смещения почвы по сейсмограмме
.pdfТаблица 2
СейсмостанКомпо
цня |
нента |
Монды |
' N |
(Мнд) |
Z |
|
Е |
Уакит |
N |
(Укт) |
Z |
|
|
|
Е |
Тупик |
N |
(Тпк) |
Z |
|
|
|
Е |
Иркутск |
45° |
( ИркК) |
Z |
|
|
|
135° |
Иркутск |
N |
( ИркГ) |
Z |
|
|
|
Е |
Кабанск |
N |
(Кбн) |
z r |
|
|
|
Е |
Кяхта |
N |
(Кхт) |
Z |
|
|
|
Е |
Сейсмограф |
Di |
d 2 |
Т сек |
|
|
||
СГК-ЗМ |
0,34 |
1 ,34 |
1,95 |
СВК-ЗМ |
0,35 |
1 ,34 |
1,94 |
СГК-ЗМ |
0 ,3 4 |
1,34 |
1,92 |
УСФ |
0,93 |
1,65 |
1,25 |
УСФ |
0,61 |
1,14 |
1,34 |
УСФ |
1,18 |
1 ,5 4 |
1,18 |
УСФ |
1,02 |
4 ,2 0 |
1,00 |
УСФ |
1,02 |
4,20 |
1,00 |
УСФ |
1,02 |
4,20 |
1,00 |
сгк |
0,45 |
4 ,8 5 |
12,5 |
с в к |
0,50 |
4 ,1 6 |
15,0 |
с г к |
0,45 |
4 ,8 8 |
12,5 |
г с г |
1,01 |
0 ,9 6 |
10,7 |
в е г |
1,0 3 |
0 ,9 8 |
13,5 |
г с г |
0,98 |
0 ,9 9 |
12,2 |
с г к |
0,45 |
5,00 |
12,5 |
с в к |
0,49 |
4 ,1 6 |
15,0 |
с г к |
0,41 |
4 ,9 6 |
12,5 |
с г к |
0,45 |
5 ,0 0 |
12,5 |
с в к |
0,45 |
4 ,9 6 |
12,5 |
с г к |
0,45 |
5 ,0 0 |
12,5 |
П р и м е ч а н и е . |
Для ст.ИркГ величина |
бралась условно, |
а К2 рас- |
||
На рис.З |
приведены примеры кривых слагаемых су |
и my U |
|||
= с с^, т = с |
). |
Видно, |
что кривые производных имеют регуляр |
||
ны*? характер,0 полностью |
соответствующий характеру исходных диф |
||||
ференцируемых функций, |
а по амплитуде на порядок меньше (для |
||||
сейсмографа Голицына порядок амплитуд совпадает, но первое ос тается в силе), что и может служить основанием достаточности выбранного метода регуляризации. Эти величины рассчитывались для всех случаев, и результат одинаков.
30
Т2 , сек |
j К^, кгм^ |
|
К2» кгм^ |
а2 |
А, м |
1, м |
|||
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
0,42 |
|
0 ,3 0 4 |
0 ,3 7 4 x |
1 0 -9 |
0 ,2 8 4 |
0 ,9 2 3 |
0,167 |
||
0,40 |
|
0 ,2 5 0 |
0 ,3 3 4 х |
10“ 9 |
0 ,2 8 5 |
1,042 |
0 ,1 7 8 |
||
0 ,4 0 |
|
0 ,2 9 8 |
0,352 х |
10 -9 |
0 ,2 8 6 |
1,000 |
0 ,1 6 5 |
||
0,49 |
|
0 ,2 1 4 |
0 ,5 6 5 х 1 0 -9 |
0,43 |
1,021 |
0 ,2 9 5 |
|||
0,46 |
|
0 ,2 0 9 |
0 ,649 х 1 0 -9 |
0,47 |
1,026 |
0 ,2 9 5 |
|||
0,49 |
|
0 ,2 0 8 |
0 ,5 1 6 х Ю -9 |
0,37 |
1,019 |
0 ,2 9 0 |
|||
0,70 |
|
0 ,2 0 9 |
0 ,1 0 2 х ГС- 8 |
0 ,465 |
1,070 |
0 ,2 2 6 |
|||
0,70 |
|
0 ,2 0 7 |
0 |
,112 х ГС"8 |
0,465 |
1,070 |
0 ,2 2 4 |
||
0,70 |
|
0 ,2 1 0 |
0 |
,1 0 8 |
х 1 0 “ 8 |
0,465 |
1,070 |
0 ,2 2 8 |
|
1,20 |
|
0 ,273 |
0,552 |
х Ю ~8 |
0,094 |
1,090 |
0 ,2 7 0 |
||
1,00 |
|
0 ,2 4 9 |
0 |
,4 3 5 |
х ГС"8 |
0,582 |
1,090 |
0 ,7 8 8 |
|
1,20 |
|
0 ,2 8 4 |
0 |
,5 1 5 |
х Ю "8 |
0,093 |
1,090 |
0 ,2 6 6 |
|
10,3 |
|
0 ,5 0 0 |
0 ,167 |
х 1 0 - 5 |
0 ,030 |
0 ,9 5 5 |
0 ,1 2 0 |
||
13,0 |
- |
0 ,5 0 0 |
0 |
,264 |
х 10- 6 |
0 ,0 3 0 |
0 ,9 6 0 |
0 ,4 2 4 |
|
11,9 |
|
0 ,5 0 0 |
0 |
,141 |
х 1 0 -5 |
0 ,030 |
0 ,960 |
0 ,1 1 5 |
|
1,20 |
|
0 ,3 0 2 |
0 |
,505 х 1 0 "8 |
0,102 |
1,000 |
0 ,2 7 5 |
||
1,00 |
|
0 ,2 5 4 |
0 |
,506 х10- 8 |
0,571 |
1,185 |
0 ,8 6 4 |
||
1,20 |
|
0 ,2 9 9 |
0 ,4 5 1 х 1 0 - 8 |
0,097 |
1,000 |
0 ,270 |
|||
1,20 |
|
0,287 |
0 ,5 5 6 |
х ГС- 8 |
0 ,1 0 0 |
1,000 |
0 ,2 6 8 |
||
1,20 |
|
0 ,2 5 0 |
0 ,489 |
х 10“ 8 |
0,505 |
1,000 |
0 ,7 9 5 |
||
1,20 |
|
0 ,2 7 2 |
0 ,522 |
х 10- 8 |
0,099 |
1,000 |
0 ,2 7 0 |
||
считывалась по значениям переводных множителей
Независимость решения от шага дискретизации иллюстрируется рис.4.
Как для короткопериодных сейсмографов, сейсмограммы ко торых оцифровывались с относительно меньшим числом точек отсче та на видимый период записи, чем для приборов общего типа, так
идля приборов общего типа просчет с двойным шагом дает одно
ито же: при достаточно малом шаге дискретизации результат расчета не зависит от шага.
5 |
1.4 4 |
31 |
Р и с . 5 . Воспроизводимость результата при независимом цифровании
На рис.З приведены пример кривой y(t) по независимому циф рованию и соответствующие результаты расчета истинного смеще ния. Ма.1ые погрешности в исходной функции ведут к малым пог решностям в результате, большие - к большим.
При достаточно малой ьеличине сдвига скользящего интервала интегрирования результат не зависит от величины сдвига (рис.6).
Результат расчета стабилен и при малых вариациях параметров сейсмографа (рис.7).
На рис. 8 показаны результаты решения с различной длиной
.жользящего интервала интегрирования. Четко прослеживается филь-
32
трующая роль корректирующего полинома в зависимости от дли ны скользящего интервала. Видно, что по сейсмограммам коротко периодных сейсмографов уверенно восстанавливаются составляющие истинного смещения 'почвы ' с периодами, в 5 раз большими перио да сейсмоприемника (для скользящего интервала интегрирования 25 сек; при дальнейшем увеличении длины скользящего интервала
решение расходится). Для сейсмографов Кирноса и Голицына резуль тат расчета истинного смещения не зависит от длины скользящего интервала интегрирования при длине, большей 7 5 сек. При длине 7 5 сек все три компоненты волны Р подобны друг другу (наличие на горизонтальных компонентах, некоррелируемых от станции к станции, длиннопериодных колебаний при длине скользящего интер вала 1 5 0 сек, возможно, обусловлено наклонами).
Средние коэффициенты корреляции R , а также F и аа при ведены в табл.З. Значения коэффициентов корреляции, близкие к 1, указывают на независимость получаемого решения (в перекрываю щихся частях разных интервалов) от начала интервала интегриро вания. Сопоставление о с величинами амплитуд истинного смеще ния указывает на малое рассеяние отдельных результатов.
Согласованность результатов в волне Р для разных сейсмостан ций и разных приборов, установленных в одной точке, хорошая.
Независимость результата от типа прибора подтвердили дальней шие расчеты. На рис. 9 приведены сейсмограммы землетрясения
от 2 8 .0 2 .1 9 7 0 г. с |
t0 =19h52m3 2 s сейсмографов СК и СКД |
сейсмостанции Москва |
(Обнинск), вертикальная компонента и ре |
зультаты расчета смещения (постоянные сейсмографов стандартные).
Ирк HZ
10'мкм
Р и с. 6. Устойчивость результата при изменении величины сдвига начала скользящего интервала интегрирования и расчете с двойным шагом
1 - Аг =3,2 |
сек; 2 - Дг =7,5 сек; 3 - Дг =15 сек; 4 - резуль |
тат расчета с |
двойным шагом |
33
г 20мкм
Р и с .7 . |
Устойчивость результата при вариации 5 параметров сейсмографа |
1 - 5 = 0 ; |
2 - 5=10% ; 3 - 5=-10% . |
<J0 'J-)
Компонента N
5
Мнд
Унт
Тин
ИрнГ
КВН
Кхт
Р и с, |
8 . Результаты |
расчета с |
разной длиной г скользящего интервала интегрирования |
а - |
г =25 сек; 6 - |
г =50 сек; |
в - г=150 сек |
Тпн
ИрнГ
нбн
Кхт
ИрнГ
Нбн
Кхт
К п м п п и р н тп |
F // Unu И |
a
vnAAT^
---------v v ‘ v V | N
v/WVv^Aty^
Trm
ИркК 45°
Ирак 13S‘
ИркГ
Кбн
Kxm
ИркК US"
ИркГ
Кхт
(j j |
Р и с . 8 (продолжение) |
о |
|
Р и с. 8 (окончание)
Таблица 3
Сейсмо |
Компо- |
|
|
|
Длина скользящего интервала |
интегрирования |
|
|
|
||||
станция |
нента |
|
2 5 сек |
|
5 0 |
сек |
|
|
7 5 сек |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 5 0 |
сек |
|
||||
|
|
f*cp |
О |
од |
Rcp |
"о |
оо |
^ср |
О |
оо |
^ср |
О |
о д |
Иркутск К |
4 5 ° |
0 ,9 1 |
0 ,3 |
0 ,1 |
0 ,9 5 |
0 ,2 |
0 ,1 |
0 ,7 2 |
1.0 |
0 ,5 |
0 ,8 4 |
2 ,0 |
0 ,6 |
|
Z |
0 ,8 9 |
1,0 |
0 ,6 |
0 ,9 6 |
1,2 |
0 ,1 |
0 ,9 2 |
1,0 |
0 ,4 |
0 ,8 2 |
3 ,3 |
0 ,5 |
|
1 3 5 ° |
0 ,9 0 |
0 ,6 |
0 ,3 |
0 ,9 5 |
0 ,7 |
0 ,2 |
0 ,8 9 |
0 ,8 |
0 ,2 |
0 ,8 6 |
1,8 |
0 ,3 |
Иркутск Г |
N |
0 ,9 3 |
0 ,3 |
0 ,1 |
0 ,9 6 |
0 ,4 |
0 ,1 |
0 ,8 8 |
0 ,6 |
0 ,3 |
0 ,8 1 |
1,5 |
0 ,3 |
|
Z |
0 ,8 3 |
1,2 |
0 ,7 |
0 ,9 4 |
1,5 |
0 ,3 |
0 ,9 0 |
1 .0 |
0 ,5 |
0 ,9 1 |
1,4 |
0 ,2 |
|
Е |
0 ,8 8 |
0 ,6 |
0 ,3 |
0 ,9 5 |
0 ,6 |
0 ,1 |
0 ,9 3 |
0 ,7 |
0 ,3 |
0 ,9 1 |
1,0 |
0 ,4 |
Кабанск |
N |
0 ,9 6 |
0 ,4 |
0 ,2 |
0 ,9 5 |
0 ,4 |
0 ,1 |
0 ,8 9 |
0 ,8 |
0 ,3 |
0 ,7 4 |
5 ,5 |
2 ,0 |
|
Z |
0 ,8 4 |
1 ,4 |
0 ,8 |
0 ,9 7 |
1 ,4 |
0 ,1 |
0 ,9 2 |
1,2 |
0 ,5 |
0, 92 |
1 .6 |
0 ,6 |
|
Е |
0 ,9 2 |
0 ,8 |
0 ,3 |
0 ,9 6 |
0 ,9 |
0 ,2 |
0 ,8 5 |
3 ,0 |
0 ,3 |
0 ,8 7 |
2 ,4 |
0 ,9 |
Кяхта |
N |
0 ,9 1 |
0 .2 |
0 ,1 |
0 ,9 3 |
0 ,2 |
0 ,1 |
0 ,8 7 |
0 ,4 |
0 ,1 |
0 ,7 0 |
2 ,0 |
0 ,6 |
|
Z |
0 ,8 8 |
0 ,7 |
0 ,3 |
0 ,9 4 |
1,1 |
0 ,2 |
0 ,8 5 |
1,1 |
0 ,4 |
0 ,7 1 |
3 ,3 |
0 ,6 |
|
Е |
0 ,9 0 |
0 ,3 |
0 ,2 |
0 ,9 3 |
0 ,3 |
0 ,1 |
0 ,8 6 |
0 ,9 |
0 ,5 |
0 ,7 7 |
3 ,7 |
1 ,4 |
CP
о б
Р и с .9. Независимость результата |
расчета истинного смещения от |
типа прибора |
|
а - сейсмограммы; б - смещение ( |
г=5 0 сек); |
1 - сейсмограф СКД; 2 - сейсмограф СК |
|
На рис. 1 0 приведены исходные |
сейсмограммы и рассчитанное |
по ним истинное смещение в сейсмической волне для землетрясения
от 3 1 .0 3 .1 9 6 5 |
г. (по короткопериодным |
сейсмографам станций |
|
Монды, Уакит, |
Тупик - фрагменты смещения, |
компонента Z, дли |
|
на скользящего |
интервала интегрирования |
25 |
сек). Характер не |
совпадения формы смещения и сейсмограммы, как подтверждается расчетами и по многим другим землетрясениям, типичен для рас смотренных условий. Можно отметить стабильность полученной фор
мы смещения в волне |
Р, независимость |
от расположения сейсмо |
станций, типа прибора |
и условий учета |
(для данной длины сколь |
зящего интервала интегрирования). |
|
|
39
Компонента. Н
ИркК 45°
ИркК 135°
ИркГ
Нбн
Кхт
о