DSpace at VNU: Mô phỏng băng gia tốc bằng phương pháp ngẫu nhiên

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --- HÀ VĨNH LONG MÔ PHỎNG BĂNG GIA TỐC BẰNG PHƯƠNG PHÁP NGẪU NHIÊN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – 2015... ĐẠI HỌC QUỐC GIA

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

HÀ VĨNH LONG

MÔ PHỎNG BĂNG GIA TỐC BẰNG PHƯƠNG PHÁP NGẪU NHIÊN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – 2015

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

HÀ VĨNH LONG

MÔ PHỎNG BĂNG GIA TỐC BẰNG PHƯƠNG PHÁP NGẪU NHIÊN

Chuyên ngành: Vật lý Địa cầu

Mã số: 60440111

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN LÊ MINH

HÀ NỘI – 2015

LỜI CÁM ƠN

Trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn , ngoài sự nỗ lực của bản thân, tôi đã nhận được sự quan tâm, giúp đỡ nhiệt tình của nhiều cơ quan, tổ chức, cá nhân, bạn bè và đồng nghiệp Nhân dịp này tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành về sự quan tâm quý báu đó

Trước hết tôi xin trân trọng cảm ơn các thầy, cô giáo trong Khoa Vật lý, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội đã dạy dỗ, giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt thời gian học tập tại trường

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Nguyễn Lê Minh đã hướng dẫn, chỉ bảo về phương pháp làm việc, nghiên cứu và giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này

Xin trân trọng cảm ban lãnh đạo Viện Vật lý Địa cầu, Phòng Quan sát Động đất, các bạn bè, đồng nghiệp đã ủng hộ tôi trong suốt thời gian học tập

Tôi cũng xin bày tổ sự giúp đỡ cả về khoa học và tài chính của: Nhiệm vụ hợp tác quốc tế về khoa học công nghệ cấp Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt

Nam “Cấu trúc địa chấn phía dưới biển Đông Việt Nam và ý nghĩa của nó với hoạt

động kiến tạo khu vực Đông Nam Á” trong thời gian tôi thực hiện bản luận văn này

Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè ghiệp luôn tạo điều kiện

giúp đỡ, động viên tôi trong suốt thời gian nghiên cứu và hoàn thiện luận văn./

Xin trân trọng cảm ơn!

Hà Nội, ngày tháng 12 năm 2015

Tác giả

Hà Vĩnh Long

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công

trình nào khác

Tôi xin cam đoan rằng các thông tin trích dẫn trong luận văn đều có xuất xứ, nguồn gốc cụ thể Việc sử dụng các thông tin này trong quá trình nghiên cứu là hoàn toàn hợp lệ

Hà Nội, ngày tháng 12 năm 2015

Tác giả

Hà Vĩnh Long

KẾT LUẬN

Trong luận văn này, học viên đã đạt được một số kết quả sau:

- Tìm hiểu cơ sở lý thuyết ngẫu nhiên,phương pháp mô phỏng băng gia tốc sử dụng phương pháp ngẫu nhiên.Tìm hiểu chương trình SMSIM, các tham số và mô hình trong chương trình mô phỏng dao động nền mạnh sử dụng phương pháp ngẫu nhiên

- Áp dụng mô phỏng thành công băng ghi gia tốc đối với tần số lớn hớn 1 Hz cho khu vực California dựa trên các thông số đã được công bố Theo đó, các kết quả so sánh về hình dạng băng ghi, giá trị gia tốc cực đại, phổ biên độ Fourier, phổ gia tốc, cường độ Arias là tương đối phù hợp Bước đầu thử nghiệm mô phỏng băng gia tốc cho động đất Điện Biên với các độ lớn M=5.3, M=4.8 và M=4.7 Các kết quả thu được ban đầu cho thấy tiềm năng áp dụng của phương pháp này trong việc xây dựng cơ sở

dữ liệu dao động nền mạnh dành cho Việt Nam

Từ quá trình nghiên cứu và áp dụng, học viên nhận thấy:

1 Để thực hiện tốt việc áp dụng phương pháp ngẫu nhiên cho điều kiện thực tế Việt Nam, cần có những nghiên cứu cụ thể về các tham số được sử dụng trong quá trình mô phỏng như hoạt động của nguồn động đất, hàm lan truyền sóng Z(R), hàm

chất lượng Q(f), hệ số suy giảm của nền 𝜅, hàm khuếch đại nền A(f) Các hàm trên đều

chỉ được xác định thông quan các nghiên cứu mang tính thực nghiệm

2 Phương pháp ngẫu nhiên chưa thể xây dựng được các băng ghi gia tốc giả định

ở dải tần số dưới 1 Hz Do đó, để có được cơ sở dữ liệu dao động nền mạnh một cách hiệu quả và chính xác hơn nên tiến hành sử dụng phương pháp lai (hay phương pháp tổ hợp) giữa phương pháp ngẫu nhiên và phương pháp tất định, hoặc phương pháp ngẫu nhiên và nhiều phương pháp khác để có được các tham số một cách hoàn thiện trên nhiều giải tần số khác nhau mà các nhà thiết kế kháng chấn quan tâm./

TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt

1 Bộ xây dựng (2006), TCXDVN 375 : 2006, thiết kế công trình chịu động đất, Nhà xuất bản Xây dựng

2 Lê Tử Sơn, Nguyễn Quốc Dũng (2003), Kết quả đầu tiên về quan sát gia tốc

nền ở Việt Nam Tạp trí các khoa học về Trái đất T.25, 1, 78-85

3 Lê Tử Sơn (2004), Động đất Điện Biên Ms=5.3, ngày 19-02-2001 Tạp chí các

khoa học về Trái đất T.26, 1, 112-121

4 Nguyễn Ánh Dương (2004), Mô phỏng chuyển động nền mạnh bằng phương pháp hàm Green thực nghiệm, Luận văn thạc sỹ khoa học, Trường đại học

Khoa học tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội

5 Phạm Văn Thục (2007), Địa chấn học và động đất tại Việt Nam, Nhà xuất bản khoa học tự nhiên và công nghệ

6 Trần Thị Mỹ Thành (2008), Mô phỏng băng gia tốc dao động nền cho thiết kế kháng chân ở Việt Nam , Tuyển tâ ̣p các công trình nghiên cứu Vâ ̣t lý Đi ̣a cầu

2008, Viện Vâ ̣t lý Đi ̣a cầu – Viê ̣n Khoa ho ̣c và Công nghê ̣ Viê ̣t Nam

Tiếng Anh

7 Aki, K (1966), Generation and Propagation of G Waves from the Niigata Earthquake of June 16, 1964 Part 2 Estimation of Earthquake Moment, Released Energy, and Stress-strain Drop from the G-Wave Spectrum, Bull

Earthq Res Inst 44, 73–88

8 Aki, K (1967),Scaling law of seismic spectrum, J Geophys Res, 72,

1217-1231

9 Aki, K (1980), Attenuation of Shear-waves in the Lithosphere for Frequencies from 0.05 to 25 Hz, Phys.Earth Planet Inter 21, 50–60

10 Anderson, J G and Hough, S E (1984), A Model for the Shape of the Fourier Amplitude Spectrum of Acceleration at High Frequencies, BSSA 74, 1969–

1993

11 Arias, A A (1970), Measure of Earthquake Intensity.In Seismic Design for Nuclear Power Plants (Robert J.Hansen, ed.), (The M.I.T Press, Cambridge,

Mass 1970) pp 438–483

12 Atkinson, G M and D M Boore (1995).Ground-motion relations for eastern North America, BSSA.85, 17-30

13 Atkinson, G M and Hanks, T C (1995), A High-frequency Magnitude Scale,

BSSA.85, 825–833

14 Atkinson, G M and Silva, W (2000), Stochastic Modeling of California Ground Motions, BSSA 90, 255–274

15 Boore, D M (1983), Stochastic simulation of high-frequency ground motions based on seismological models of the radiated spectra, BSSA.73, 1865–1894

16 Boore, D M (1984), Use of Seismoscope Records to Determine ML and Peak Velocities, BSSA 74, 315–324

17 Boore, D M.and Boatwright, J (1984), Average Body-wave Radiation Coefficients, BSSA 74, 1615–1621

18 Boore, D M and Joyner, W B (1984), A Note on the Use of Random Vibration Theory to Predict Peak Amplitudes of Transient Signals, BSSA 74,

2035–2039

19 Boore, D M and Joyner, (1997), Site amplifications for Generic Rock Sites,

BSSA 87, 327–341

20 Boore, D M (2003) Simulation of ground motion using the stochasticmethod,

Pure Appl Geophys 160 635–675

21 Boore, D M (2005) SMSIM—Fortran programs for simulating ground motions from earthquakes: Version 2.3—A revision of OFR 96-80-A, U.S

Geol Surv Open-File Rept 00-509, 55 pp

22 Brune, J N (1970) Tectonic stress and the spectr a of seismic shear waves from earthquakes, J Geophys Res., 75, 4997-5009

23 Brune, J N (1971) Correction, J Geophys Res 76, 5002

24 Cong, et al, (2003), Distribution of Lg coda Q in the Chinese continent and its adjacent region, Science in China (series D) 46(6), 530-539

25 Guzman, R.A and P.C Jennings (1976) Design spectra for nuclear power plants, Journal of the Power Division, ASCE, 102, No P02, Proc Paper

12521, 165-178

26 Hanks, T C (1982), fmax, BSSA 72, 1867–1879

27 Hanks, T C and Boore, D M (1984), Moment-Magnitude Relations in Theory and Practice, J Geophys.Res 89, 6229–6235

28 Hanks, T C., and R K McGuire (1981).The character of high-frequency strong ground motion,BSSA 71, 2071-2095

29 Hanks, T C and Kanamori, H (1979), A Moment Magnitude Scale, J

Geophys Res 84, 2348–2350

30 Haskell, N.A (1966), Part II A statistical source model, BSSA 56, 125-140

31 Hartzell, S H (1978), Earthquake Aftershocks as Green’s Functions, Geophis

Res Lett., 5,

32 Heaton, T.H (1990), Overview of Seismological Methods for the Synthesis of Strong Ground Motion, Proceedings of the EPRI/Stanford/USGS workshop on

modeling ground motion at close distances, held at Palo Alto, CA, Sept

33 Irikura, K (1983), Semi-empirical estimation of strong ground motions during large earthquake, BDPRI, Kyoto Univ, 33 Part 2, No 298, 63-104

34 Irikura, K (1986), Prediction of Strong Acceleration Motion using Empirical Green’s Function, Proc 7 th Japan Earthquake Engineering Symposium,

151-156

35 Irikura, K and H Miyake (2011),Lecture Note on Strong Motion Seismology, IISEE-UNESCO Lecture Notes Archive, S1-100-2010, 74pp

36 Kanamori, H (1977), The energy release in great earthquakes, J Geophys

Res 82 (20): 2981–2876

37 Kanamori, H and Anderson, D.L (1975) Amplitude of the earth’s free oscillations and longperiod characteristics of the earthquake source J

Geophys Res 82, 1075-1078

38 Le Minh Nguyen et al(2011) The first M L scale for North of Vietnam, Journal

of Asian Earth Sciences 40 279–286

39 McGuire, R K et al (1984) Spectral estimates of seismic shear waves, BSSA

74, 1427-1440

40 Papageprgiou, A S and Aki, K (1983b), A Specific Barrier Model for the Quantitative Description of Inhomogeneous Faulting and the Prediction of Strong Ground Motion Part II Applications of the Model, BSSA 73, 953–

978

41 Silva, W.J and Lee, K (1987), WES RASCAL code for Synthesizing Earthquake Ground Motions, State-of-the-Art for Assessing Earthquake Hazards in the United States, Report 24, U.S Army Engineers Waterways

Experiment Station, Misc Paper S-73-1

42 Silva, W J Et al (1997), Description and Validation of the Stochastic Ground Motion Model, Final Report Brookhaven National Laboratory, Associated

Universities, Inc Upton, New York

43 Tran Viet Hung and Osamu Kiyomiya (2013) Source parameter estimation and stochastic ground motion based on recorded accelerograms in northwestern Vietnam, Journal of Earthquake Engineering, 17:3, 304-332

44 Wells, D and K Coppersmith (1994) New empirical relationships among magnitude, rupture length, rupture width, rupture area, and surfacedisplacement, BSSA 84, 974–1002

45 Xu, Y et al, (2010) Preliminary high-frequency ground-motion scaling in Yunnan and Southern Sichuan, China BSSA 100(5B), 2508–2517

46 Youngs, R R and Silva, W J (1992), Fitting the ω -2 Brune SourceModel to California Empirical StrongMotion Data (abs.), Seism Res Lett 63, 34

Trang Web

47 Số liệu dao động nền mạnh California http://www.strongmotioncenter.org/

48 Số liệu băng ghi động đất toàn cầu:http://ds.iris.edu/wilber3/

49 Trang thông tin động đất của cục địa chấn hoa kì:http://www.usgs.gov/

50 Cơ sở dữ liệu về danh mục động đất thế giới ISC:

http://www.isc.ac.uk/iscbulletin/search/catalogue/

51 Trang web cá nhân củaD M Boore:http://daveboore.com/

52 Trang chủ của bang California:http://www.conservation.ca.gov/

53 Tiêu chuẩn xây dựng công trình Hoa Kỳ:

http://peer.berkeley.edu/ngawest2/databases/