基于HVSR谱比法研究场地反应非线性特征撰写时间：202X年XX月XX日罗桂纯李小军傅磊王玉石摘要：针对汶川地震近断层的众多量大面广的Ⅱ类场地，选用理县木卡台作为研究对象，采用主震、余震和地脉动记录，基于傅里叶谱HVSR谱比和速度反应谱HVSR谱比结果，研究场地反应的非线性特征。结果表明：主震、余震、地脉动的速度反应谱HVSR谱比曲线平滑，峰值突出，清楚地给出了场地的卓越频率;场地地震反应随着PGA的变化出现明显的非线性反应，随着PGA的增大，小于1gal余震、1～2gal余震、2～3gal余震以及主震的记录中场地卓越频率有向低频偏移的趋势。关键词：傅里叶谱;速度反应谱;HVSR谱比法;场地反应;卓越频率;非线性特征中图分类号：P315.91文献标志码：A文章编号：10-0666（2021）04-0546-20210引言场地条件影响地震动特性，从而直接影响地震灾害的严重程度（胡聿贤等，1980，202x;李焯芬，202x;周锡元等，202x;罗桂纯，2021）。不同场地条件对地震动的影响以及地震动对建筑结构的影响不同（李小军等，202x;陈棋福等，202x;罗桂纯等，2021），从根本上来说，这种差异是由场地反应引起的。场地反应的影响，不但在纵向和横向上表现出不均匀性，在力学性质上也表现出不连续性和非线性等特征。202x年汶川8.0级地震，断层距220km的自贡地震影响台阵，台阵中相距仅为50m的0514Z0台（土层台）与0514Z1台（基岩台）加速度时程的幅值、傅里叶谱和加速度反应谱均存在明显的差异（卢滔等，202x;王海云，谢礼立，2021;杨宇等，2021;唐晖等，2021;王玉石等，2021，2021）。Hardin和Drnevich（1972）研究表明，地震动增大时，场地放大程度降低，共振频率向低频移动，表现为非线性。Seed和Idross（1982）认为当PGA地震动峰值加速度超过0.1g时，相对于岩石场地而言，沉积层场地的PGA反而是小的。Chin和Aki（202x）和Aki（202x）通过对1989年美国LomaPrieta地震的研究发现，近场沉积层场地合成的PGA都大于观测值，他们认为场地非线性反应的结果。随着HVSR谱比法的提出和推广，该方法被广泛应用于场地特性研究。在之后202x年美国加州北岭地震（NorthridgeEarthquake）（Beresnevetal，202xa，b;Dimitriu，202x;Fieldetal，202x，202xa，b;Hartzell，202x;Suetal，202x;Trifunac，Todorovska，202x，202x），202x年的日本阪神地震（Aguirre，Irikura，202x;Pavlenko，Irikura，202x），202x年中國台湾集集地震（Bernardieetal，202x;Pavlenko，Loh，202x;Pavlenko，Wen，202x），更是验证了沉积层在强地面运动作用下发生非线性反应的可能。Dimitriu等（202x，202x）利用希腊强震动台网在17次中等地震中观测到的强震动记录，研究了HVSR谱比法评估场地非线性反应的适用性，认为受非线性反应影响，场地卓越频率与PGA，PGV存在很好的负相关，相关系数为0.7～0.8。姚鑫鑫（2021）利用HVSR谱比法，计算了汶川地震不同强余震PGA分档中场地非线性反应识别参数Rfp和DNL，分析场地发生非线性的PGA阈值。刘宇实和师黎静（2021）通过37个场地的地脉动单点三分量观测，研究了HVSR谱比的卓越频率与覆盖层厚度、等效剪切波速等场地特征参数之间的相关性。李红光和冷崴（2021）使用滇西南地区的强震动记录，研究了HVSR谱比法处理强震数据时的主要影响因素。2021年新西兰Chrischurch地震（Wenetal，2021），2021年日本Tohoku地震（Bonillaetal，2021）、2021年芦山地震（冀昆，2021）等都有利用HVSR谱比法得出场地非线性反应的证据。上述研究都是针对不同地震作用下场地非线性特征进行分析，还没有开展利用HVSR方法开展主震、余震和地脉动记录的系统分析。本文针对汶川地震近断层中主要的Ⅱ类场地台站，选用主震记录大于3gal、余震次数记录最多的理县木卡台作为研究对象，采用202x年汶川地震的主震、余震和地脉动记录，基于傅里叶谱HVSR谱比和速度反应谱HVSR谱比法，研究场地反应的非线性特征。1数据筛选1.1台站筛选汶川地震发生时，国家数字强震台网有450个台站（其中包括402个固定自由场地台站、1个地形影响台阵和2个结构台阵）的强震仪被触发，获得了大量较完整的强震动加速度记录，如卢寿德和李小军（202x）获取的汶川8.0...