我國黃土高原地區地震動衰減關系研究的若干進展

薄景山, 萬 衛, 彭 達, 段玉石, 李 琪

(1. 中國地震局工程力學研究所 中國地震局地震工程工程振動重點實驗室, 黑龍江 哈爾濱 150080;2. 地震災害防治應急管理部重點實驗室,黑龍江 哈爾濱 150080; 3. 防災科技學院地質工程學院, 河北 三河 065201;4. 河北省地震災害防御與風險評價重點實驗室, 河北 三河 065201)

0 引言

中國的黃土主要分布在西北、華北和東北地區,尤其集中分布在陜西、甘肅、山西和寧夏等省區,并具有沉積厚度大、持續時間長、分布范圍廣的特點。中國黃土的分布面積高達64萬km2,約占中國大陸面積的6.67%,占世界黃土覆蓋面積的4.9%[1]。黃土高原地處我國南北地震帶和青藏高原東北緣地震帶上,地質構造復雜,新構造運動強烈,局部地形多樣,溝壑縱橫,是我國中強地震頻發、特大地質災害發育的主要地區。

隨著我國城鎮化建設的迅速發展和“一帶一路”倡議的深入推進,黃土高原地區已成為我國社會經濟發展重心戰略轉移的重點區域,地震災害已成為制約城鎮和重大基礎工程設施建設的突出問題。近年來,我國學者針對地震災害問題開展了大量的研究工作,在黃土地區地震動衰減方面取得了一系列研究成果。地震動的衰減問題是黃土高原地區工程地震研究的核心問題之一,是研究地震災害的基礎,也是估計工程建設場地地震動的主要方法。地震動衰減關系是黃土高原地區地震區劃和重大工程場地地震安全性評價的重要內容之一。

地震動是指由震源釋放出來的地震波引起的地表及近地表介質的振動[2]。地震動通常用地震動物理參數和地震動宏觀參數來表示,地震動的物理參數主要包括地震動峰值加速度、峰值速度、峰值位移、反應譜、持時和強度包絡線參數等,地震動的宏觀參數通常指地震烈度。劉恢先教授對烈度的定義是“地震烈度是地震時一定地點的地面震動的強弱程度的尺度,是指該地點范圍內的平均水平而言”[3]。在地震動衰減關系研究中,主要考慮地震的震源、地震波傳播介質和場地影響三個主要因素。本文在簡要介紹國內外地震動衰減模型和衰減關系研究的基礎上,重點總結和歸納了我國學者在黃土高原地區地震烈度、地震動峰值參數和反應譜衰減關系方面的研究成果和現狀。本文的工作對進一步促進黃土高原地區地震動衰減關系的研究有重要的理論價值和工程意義。

1 地震動衰減關系研究的概況

學術界對地震動衰減的認識源于對地震宏觀震害現象的考察。1564年,意大利人Gastaldi在考察濱海阿爾卑斯地震時已經注意到了不同地區地震破壞程度不同[4],并用不同的顏色表示這種差別。1874年意大利人Rossi編制了最早有實用價值的地震烈度表,并作為地震現場考察編制地震烈度分布圖的依據。此后,大量地震烈度分布圖的積累為研究地震烈度衰減關系提供了豐富的資料。這時人們已經意識到地震的破壞程度和震中距有關。

1890年,英國學者Milne、Ewing和Gray共同研制了可以精確測量地震時地震位移的現代地震儀[5],20世紀初在英國的地震觀測中應用,并能夠較準確的確定地震的震中位置。1931-1932年,日本學者Suyehiro受美國土木工程學會的邀請在美國各大學演講,題目為“Engineering Seismology”[6]。Suyehiro在演講中強調了需要關注破壞性地震動的觀測記錄和建筑物振動性能的測量資料,這引起了美國海岸與大地測量局的重視。1932年,由美國工程師Freeman主持研制出了世界上第一臺模擬式強震加速度儀(USCGS型),并投入使用。同年,在美國長灘利用該儀器獲取了世界強震動觀測史上第一條強震記錄。強震觀測提供的加速度時程曲線為提取地震動的物理參數提供了數據資料,為地震動衰減關系研究奠定了基礎。

1935年,美國地震學家Richter通過對美國南加州地區淺源地震的研究提出了衡量地震大小的標度和計算公式,并在美國學者Wood的建議下采用震級“magnitude”這一名詞,以區別于烈度“intensity”[7]。在Richter提出近震震級(ML)計算公式后,美國地震學家Gutenberg給出了面波震級(MS)和體波震級(Mb)的定義和計算公式[8-9]。震級概念和計算方法的提出及應用為研究地震動的衰減與震級的關系提供了基礎。1943年美國地震學家Biot完整地提出了反應譜的概念,并給出了世界上第一個地震反應譜;1947年,美國地震工程學家Housner將反應譜應用于工程抗震設計[10]。

可見,上述地震學和工程地震學的研究和發展為地震動衰減關系研究奠定了基礎。同時,工程地震學、地震工程學和結構抗震技術的發展也對地震動衰減關系研究提出了迫切需求;特別是地震危險性分析、地震區劃和重大工程場地地震安全性評價等工作極大地推動了地震動衰減關系研究和發展。

地震動衰減關系研究可追溯到20世紀40年代。Gutenberg和Richter依據美國加州地區的地震烈度和強震觀測資料,在研究震級、震中烈度、震中加速度和地震釋放能量關系的基礎上,給出了震中加速度與震級的統計關系式和加速度隨距離的衰減關系式[11-12]。

我國地震動衰減關系的研究工作大致始于20世紀60年代[13],70年代后主要是圍繞全國地震區劃圖的編制和重大工程抗震設計的需要開展了大量有關地震動衰減關系的研究工作。我國研究者霍俊榮[14]、王國新[15]、俞言祥[16]、王海江[17]、肖亮[18-19]、盧建旗[20]、萬衛[21]、陶正如等[22]、劉平等[23]對不同時期地震動衰減關系的研究做了比較全面的總結和評述?？傮w上看,地震動衰減研究是以實際的觀測資料為基礎,它強烈依賴現場調查和觀測資料的積累,資料的數量和質量決定了所得結果的可靠性,并且地震動衰減關系的區域性特點顯著。

地震動衰減關系的研究方法主要由統計分析方法、強地震動模擬方法(也稱半理論半經驗方法)和Next Generation of Ground-Motion Attenuation Models (簡稱NGA)方法等。統計分析方法始于20世紀40年代,主要是統計地震烈度、峰值加速度、峰值速度和反應譜譜值隨震級與震中距的關系,這一方法存在的主要問題是由于統計資料不夠充分而使擬合的結果具有較大的誤差。

強地震動模擬方法始于20世紀80年代,這一方法主要是基于震源模型和震源輻射譜模型,建立震源和地震波傳播的數學模型,給出理論加速度圖,并用以估計給定地點的基巖地震動。該方法主要是針對強震觀測資料缺乏和統計分析方法無法考慮地震類型、斷層破裂過程以及傳播介質耗能特性等問題而提出的。該方法主要存在深部介質參數獲取及可靠性檢驗的困難,給出的計算結果常與實際地震動有較高的偏離。

NGA方法源自美國在21世紀初開始的NGA計劃,這是一項多學科參與的研究項目,其目的是在廣泛收集全球強震觀測資料的基礎上,綜合考慮地震學、地質學、巖土工程等方面的信息,通過開展廣泛的相互合作來建立新的地震動衰減關系。2008年,NGA計劃的5個專家組分別提出了5組衰減關系[24-28],較好地表述了與地震動有關的多種效應的影響,已被美國地震動區劃圖編圖采納。除上述方法外,在缺乏強震記錄的地區,由于抗震設計等的需求,研究者還提出了利用烈度資料估計缺乏強震記錄地區的地震動的方法。Gutenberg等[11]、Trifunca等[29]、McGuire[30-31]、Campbell[32]、Hasegawa等[33]、胡聿賢等[34-35]、田啟文等[36]、霍俊榮等[37]在這方面做了大量的研究工作。我國在地震動參數區劃圖的編制中,參考并使用了美國西部地震資料,通過轉換方法建立了我國地震動參數衰減關系。

目前,在上述地震動衰減關系研究方法中,工程上常用的是統計分析方法。這一方法隨著地震烈度和強震動觀測資料的不斷積累,其結果的可靠性也在不斷提高。統計分析方法主要涉及4個問題:(1)統計樣本的數量和質量。在保證樣本質量的前提下,樣本數量應滿足統計的基本要求,就地震動統計而言,至少應有10個以上樣本才能滿足統計的要求。(2)地震動衰減模型,即地震動衰減關系的函數形式。理論上,地震動的衰減特征受震源、傳播介質和場地條件的影響,因此在衰減模型中應包括描述震源的參數(通常用震級表示)、描述傳播路徑的參數(通常用距離表示)和描述場地條件的參數(用場地類型表示,基巖用0表示,硬土用1表示,軟土用2表示)。學術界普遍認為,最早明確用震級M和距離R表示地震動衰減的模型是日本學者Kanai在1961年建立的[38]。隨著研究工作的深入和考慮因素的不斷增加,地震動衰減模型越來越復雜,各國研究者提出了若干地震動衰減模型,本文總結了主要模型,并列于表1。(3)回歸方法,即衰減方程中系數的確定方法。最小二乘法是確定地震動衰減關系中系數最常用的方法,這是非線性多元回歸問題,為了解決樣本分布不均勻問題,常使用等權回歸法;針對震級和距離的耦合問題,Joyner等提出了兩步回歸法[39];王國新等[40]、肖亮等[41]、Fukushima等[42]還提出了新的分步回歸法。(4)地震動參數的選擇,主要包含地震動的宏觀參數和物理參數。

表1 地震動衰減關系主要模型列表

在收集和整理地震樣本資料的基礎上,選定地震動衰減模型,利用統計回歸的方法給出衰減模型中的系數值,從而確定地震動的衰減關系。楊偉松等[43]總結了不同研究者給出的我國不同地區的烈度衰減關系,并給出了我國南北地震帶的地震烈度衰減關系。本文整理了國內外部分地震動衰減關系列于表2。限于篇幅,本文只給出烈度和峰值加速度的衰減關系。需要強調的是,地震烈度的衰減關系是對“平均場地”而言,且大多數為Ⅱ類場地。通常,地震烈度的衰減關系不區分場地的影響。由于土層場地對地震動物理參數影響的復雜性,土層場地地震動衰減的研究進展相對緩慢。目前我國工程界通常是先采用基巖衰減關系獲得場地基巖的地震動參數,再利用土層地震反應分析技術確定土層場地的地震動參數。國外工程界對土層場地地震反應的處理方式與中國基本一致。

表2 部分地區地震烈度、峰值加速度衰減關系列表

2 黃土高原地區地震烈度衰減關系研究進展

地震烈度的評定指標主要包括房屋震害、人的感覺、器物反應、生命線工程震害、其他震害現象和儀器測定的地震烈度[54]。由于在地震烈度評定中大多未提供詳細的場地信息,這使得考慮場地條件的地震烈度衰減關系研究進展相對緩慢。實際上,場地條件對地震烈度的影響十分顯著。早在20世紀90年代,孫平善等[55]對華北地區平原和山區地震烈度衰減規律進行了比較研究,得出的結論是山區地震烈度較平原地震烈度衰減得快,當烈度衰減一度時,平原和山區的相應震中距增加的距離之比平均為3/2;若綜合震中烈度的影響,在相同震級時,山區60 km處的影響烈度大致相當于平原100 km處的影響烈度?；艨s等[56]、郁曙君[57]、苗慶杰等[58]以及田家勇等[59]的研究成果也充分地說明了場地的地形地貌和巖土性質對地震烈度衰減的影響較大。上述研究工作表明,地震烈度的衰減與場地條件密切相關,具有強烈的區域特性,在不同區域內,根據場地條件統計分析地震烈度的衰減關系是烈度衰減研究的一個重要方向。必須強調,黃土是在我國分布十分廣泛的特殊土,具有獨特的動力學特性,針對黃土高原地區開展地震烈度衰減關系研究具有重大的理論和工程意義。

盡管對黃土地震災害的研究早在1920年海原特大地震發生后就已經開始[60],并且在編制地震烈度區劃圖[61-62]和地震動參數區劃圖[63-64]時涉及了黃土所在地區地震烈度的衰減問題,但針對黃土覆蓋地區(主要是陜、甘、寧、青、蒙、晉、冀等省區)開展地震烈度衰減關系的研究卻始于20世紀80年代。1989年,阮愛國等[65]根據黃土地區的地形地貌、黃土成因和厚度等條件,將研究區劃分為甘肅西部及青海東部、陜西盆地、隴東及陜北和汾渭河谷4個區段,利用研究區內38次歷史地震等震線資料給出了4個區的地震烈度衰減關系。在此之后,若干研究者根據工程或研究工作的需要,在黃土地區或針對黃土高原地區開展了大量研究工作。本文將目前我國不同研究者給出的黃土高原地區的地震烈度衰減關系進行了整理,并列于表3。分析現有的研究成果不難發現,黃土覆蓋地區的地震烈度衰減較附近的非黃土地區明顯緩慢,震級越大這種現象越明顯,這與宏觀震害現象比較一致。

表3 我國黃土高原地區有關地震烈度衰減關系列表

3 黃土高原地區地震動峰值衰減關系的研究進展

地震動的特性通常由地震動時間過程的幅值、頻譜和特時三個要素來表述。地震動峰值是表述地震動幅值的重要指標,主要包括峰值加速度、峰值速度和峰值位移等參數。由于在工程抗震設計中需要這些參數,因此在工程場地地震安全性評價中應根據抗震設計的需要給出場地的地震動峰值,在地震動峰值的預測中需要建立地震動峰值的衰減關系。由于強震記錄的缺乏,目前我國地震動峰值的衰減關系主要是利用胡聿賢提出的轉換法建立出我國基巖的地震動峰值衰減關系[34-35],并利用這一關系預測工程場地基巖的地震動參數。在給出場地基巖人工合成地震動時程的條件下,通常是通過土層反應分析方法計算供設計使用的土層地震動峰值加速度等參數[81]。由于土層場地復雜性和強震記錄的缺乏,我國地震動峰值參數的衰減關系以基巖場地為主,土層場地地震動峰值參數衰減關系的研究進展相對緩慢。20世紀90年代,霍俊榮等[56]根據美國西部291個土層臺站的強震記錄給出了美國西部土層場地的峰值加速度、峰值速度和峰值位移的衰減關系。同時,霍俊榮等[37]還通過轉換的方法,利用美國西部的地震烈度和地震動峰值參數衰減關系給出了中國華北、華南、西南和西北4個分區基巖和土層的地震動峰值加速度、峰值速度和峰值位移的衰減關系。我國在編制國家標準GB 18306-2001時,利用轉換的方法給出了中國東部和西部基巖的有效峰值加速度(Effective Peak Acceleration,簡稱EPA)和有效峰值速度(Effective Peak Velocity,簡稱EPV)的衰減關系[63]。在編制國家標準GB 18306-2015時,同樣利用轉換方法給出了我國青藏區、新疆區、東部強震區和中強地震區4個分區的EPA和EPV衰減關系[64]。從現有的文獻資料看,針對黃土高原地區的地震動峰值參數衰減關系始于20世紀80年代,丁伯陽等[82]將中國歷史地震烈度資料區分為黃土區和基巖區進行統計,在此基礎上,通過對比美國西部地區的資料,用烈度距離法給出了中國黃土高原地區的基巖地震動衰減關系,并提出把黃土區的地震動參數以0.6向基巖區折減,或在基巖區以1.67向黃土區放大,以考慮土層放大的影響。楊帆等[83]利用汶川特大地震在陜西、甘肅、青海和寧夏黃土地區土層場地的1 221條強震記錄,通過直接擬合的方法給出了黃土高原地區水平向和豎直向加速度峰值衰減關系。目前,黃土地區地震動峰值參數衰減關系的研究主要是利用轉換方法,以美國西部為參考區,利用轉換方法給出黃土地區基巖地震動峰值參數的衰減關系。利用統計方法建立黃土地區地震動峰值參數衰減關系存在3方面的困難:(1)缺乏足夠的強震記錄,特別是不同場地類別的強震記錄;(2)黃土場地盡管土的類別和性質比較單一,但地形復雜,若考慮黃土局部地形的條件確定地震動峰值參數的衰減關系就更加困難;(3)黃土高原地區覆蓋層的厚度差別較大,覆蓋層厚度對地震動峰值參數的衰減影響較大,綜合考慮土層厚度的影響給出地震動峰值參數的衰減關系難度更大。本文收集和整理了黃土高原地區或與黃土地區有關的地震動峰值參數的衰減關系列于表4。表中給出的主要是黃土高原地區基巖地震動峰值加速度、峰值速度和峰值位移的衰減關系,這些衰減關系大多是以美國西部為參考地區,通過轉換方法給出的。

表4 我國黃土高原地區有關地震動峰值參數衰減關系列表

4 黃土高原地區反應譜衰減關系研究進展

反應譜是反映地震動特性的重要參數,既是分析和研究地震動特性的有效手段,又是計算結構地震反應的重要工具。在工程抗震中,需要給出建設場地的設計地震動反應譜,地震動反應譜的衰減關系是預測場地地震動參數的重要工具。因此,反應譜衰減關系的研究在工程抗震領域備受重視。由于強震記錄的缺乏,在我國針對黃土地區的反應衰減關系的研究進展相對比較緩慢,已有研究大多是針對黃土地區基巖的反應譜,且主要是利用美國西部的資料,通過轉換的方法給出其衰減關系。在工程應用中,利用等效震級、等效震中距、基巖反應譜、基巖地震動強度包絡線參數等來人工合成場地基巖的地震動加速度時程。在此基礎上,通過土層地震反應分析技術計算地表或指定層位的加速度時程;利用加速度時程給出不同阻尼比的反應譜,供抗震設計使用。

反應譜的衰減關系通常利用相同阻尼比反應譜的相同周期點譜值隨震級和震中距的變化來描述,一系列周期點的衰減就構成了反應譜的衰減關系。1988年,丁伯陽等[82]利用甘、陜、寧、晉四省區和青海、內蒙古、河南和四川部分地區的地震烈度資料,采用烈度距離法,對比美國西部資料,首次給出了針對中國黃土地區的基巖加速度反應譜衰減關系。早在1986年,田啟文等[36]就已根據烈度資料估算了涉及黃土的我國華北地區基巖加速度反應譜衰減關系。在此之后的一些加速度反應譜衰減的研究工作,雖未將黃土高原地區單獨分區研究,但其研究成果也涉及到了黃土高原地區。本文收集和整理了有關黃土高原地區反應譜衰減關系的研究成果列于表5。從表中可見,我國黃土高原地區絕大部分加速度反應譜衰減關系是以美國西部為參考地區,通過轉換方法給出,其合理性需要通過豐富的強震記錄加以檢驗。利用強震觀測資料給出黃土高原地區的加速度反應譜的衰減關系是工程地震學今后的一個重要研究課題,對黃土地區的工程建設有重要意義。

表5 涉及黃土高原地區的加速度反應譜衰減關系研究成果列表

5 關于黃土高原地區地震動衰減問題的研究建議

從上述總結和評述可以看出,對黃土地區地震烈度的衰減關系研究得較多,并取得了比較豐富的成果。這些研究成果主要是針對不同的黃土區域給出了地震烈度的衰減關系。這些成果基本能夠滿足工程抗震中對烈度指標的需求,但針對我國整個黃土覆蓋區域地震烈度衰減關系研究不夠。在地震動峰值參數及反應譜衰減關系研究方面,由于強震觀測資料的缺乏,大量的研究工作是以美國西部地區為參考地區,利用我國較為豐富的地震烈度資料,通過胡聿賢等提出的轉換方法而給出其地震動峰值參數和反應譜的衰減關系,這些研究工作大多只給出黃土及相關地區基巖場地的地震動峰值參數和加速度反應譜的衰減關系,而針對黃土高原地區土層場地的地震動物理參數衰減關系研究幾乎為空白。針對這一研究現狀,本文對黃土高原地區地震動衰減關系的研究提出如下建議:

(1) 加強黃土地區強震觀測臺網的建設和強震觀測資料的積累。

建立地震動物理參數的衰減關系強烈地依賴于強震觀測資料的積累,為深入研究黃土地區地震動的衰減關系,建議在黃土地震多發區有針對性地布置能夠覆蓋黃土地區的強震觀測臺網,并建立黃土地區強震觀測數據庫,為開展黃土地區地震動研究奠定數據基礎。

(2) 收集和整理黃土地區地震烈度資料,補充已有烈度資料必要的場地信息。

新中國成立后,我國地震工作者收集和整理了大量歷史地震資料,在編制歷代地震區劃圖時,也整理了大量地震烈度資料,特別是在編制第二代區劃圖時系統地整理了我國大量的歷史地震資料[84]。但這些資料大多缺少場地信息,建議收集和整理黃土地區地震烈度資料,必要時補充有關的場地信息,并建立黃土地區地震烈度數據庫,這對研究不同場地的烈度衰減關系有重要意義。

(3 )研究適合于黃土高原地區的地震動物理參數的衰減模型。

目前,地震動物理參數的衰減模型較多,不同的研究者從不同的角度給出了不同的衰減模型。由于黃土是一種特殊土,有其獨特的形成過程和環境,因此,建議在實際檢驗的基礎上研究何種模型更適合于黃土高原地區,并給出誤差可接受的針對黃土地震動物理參數的衰減模型。

(4) 建立針對黃土高原地區地震烈度衰減模型和衰減關系。

在選擇適合于黃土高原地區地震烈度衰減模型的基礎上,利用黃土高原地區較為豐富的地震烈度資料,經過統計回歸分析建立黃土地區(場地)地震烈度的衰減關系。在保證統計資料的數量和質量的前提下,最好根據黃土高原地區的地質構造特點和工程地質特征,分區建立地震烈度的衰減關系。對所建立的地震烈度衰減關系應該用已有的烈度資料進行檢驗,以驗證其衰減關系的合理性。

(5) 嘗試針對黃土高原地區建立地震動峰值參數和加速度反應譜的衰減關系。

近十幾年來,我國在黃土高原地區積累了一定數量的強震記錄,盡管數量還不夠充足,但可以嘗試建立黃土高原地區中強地震的地震動峰值參數和加速度反應譜的衰減關系。建議同時建立基巖和土層的地震動衰減關系,比較以美國西部為參考地區利用轉換方法獲得的基巖衰減關系的差別,并借助于土層地震反應分析的方法驗證衰減模型和衰減關系的合理性。這一工作對黃土高原地區的工程建設有重要的應用價值。

(6) 建立黃土高原地區地震動持續時間的衰減關系。

地震動持續時間是指地震動加速度時程中振動相對強烈段的持續時間(通常簡稱持時)。地震動持時在結構抗震時程分析中有重要作用,利用地震動持時的衰減關系可以預測建設場地不同地震的持續時間。利用黃土高原地區現有的強震記錄可探索建立適合于黃土高原地區的中強地震持時的衰減關系。

(7) 開展黃土高原地區地震動強度包絡線控制參數衰減關系研究。

地震動強度包絡線衰減是指地震動強度包絡線隨震級、距離變化的統計經驗關系。不同包絡線模型的控制參數不同,我國工程界常采用三段式(上升段、平穩段和下降段)的包絡函數模型[85]。這一模型的控制參數為強震平穩段的起始時刻t1、結束時刻t2和控制下降段快慢的指數C。建議開展黃土高原地區t1、t2和C等參數的研究,分別建立t1、t2和C與地震震級和距離R的關系。黃土高原地區地震動強度包絡線控制參數衰減關系研究成果可用于黃土地區人造地震動的生成。

(8) 研究黃土高原地區場地條件對地震動衰減的影響。

我國學者在黃土場地條件對地震動影響方面開展了大量研究工作。石玉成等[86]研究了黃土覆蓋層厚度和地形條件對地震動放大效應的影響;陳拓等[87]研究了黃土地區場地條件對地震動放大效應的影響;姚凱等[88]、劉薇等[89]、萬秀紅等[90]分別從不同角度研究了黃土覆蓋層厚度對地震動的影響;馬林偉等[91]、夏坤等[92]分別研究了丘陵河谷地貌和黃土塬的地震動響應特征;吳志堅等[93]、夏坤等[94-95]還研究了汶川特大地震對遠震區黃土場地地震動的影響。本文建議將上述研究成果應用到地震衰減關系研究中,充分考慮黃土高原地區覆蓋層厚度、地形地貌等對地震動衰減的影響,建立考慮場地條件的黃土高原地區地震動衰減關系。

6 結語

由于氣候條件和歷史的原因,黃土高原地區的工程建設和經濟發展相對滯后。隨著我國經濟建設的高速發展,黃土高原地區的工程建設和經濟發展將步入新的快速發展階段,城鎮化和大規模的基礎設施建設也將對黃土高原地區的工程抗震提出更加迫切的需求。長期以來,地震災害和地質災害是制約黃土高原地區工程建設和經濟發展的重要因素,黃土的抗震問題一直是工程抗震研究領域的重點課題。地震烈度衰減關系問題、地震動峰值參數及加速度反應譜衰減關系問題是工程抗震研究的基礎。我國地震烈度資料相對比較豐富,基本具備研究黃土高原地區地震烈度衰減關系的基礎。強震資料的不足一直是制約我國地震動峰值參數和加速度反應譜衰減關系研究的瓶頸問題,但我國強震觀測臺網建設在不斷發展,汶川特大地震后及近年來發生的地震已在黃土地區獲取了一定數量的強震記錄,可探索利用這些資料建立黃土高原地區地震動衰減關系。探索研究黃土高原地區地震烈度、地震動峰值參數及反應譜的衰減關系,對促進黃土地區工程抗震研究及工程建設具有重要的理論和實際意義。針對特殊土開展地震動衰減關系研究也具有重要的科學意義。