地震受损结构附近可控震源激发地面振动的评估：城市环境中距离与地形的影响

《Scientific Reports》：Assessment of vibroseis-induced ground vibrations near earthquake-damaged structures: effects of distance and topography in an urban environment

　　

摘要

Vibroseis 技术广泛应用于碳氢化合物勘探和城市地球物理调查中，因为它提供了一种可控震源，通常比爆炸震源造成的环境干扰更小。然而，人们仍然关注 Vibroseis 引起的振动对附近结构的潜在影响，特别是在包含受损或结构脆弱建筑物的震后城市环境中。本研究评估了 2023 年卡赫拉曼马拉什地震后，在土耳其迪亚巴克尔迪克尔大学校园内进行的三维碳氢化合物勘探调查过程中产生的地面振动和空气冲击水平。使用 Instantel Minimate Plus 监测系统沿三条分别代表水平、上坡和下坡地形设置的监测线进行了地面振动和空气冲击测量。总共监测了 38 次 Vibroseis 激发，分为两种对应于 50% 和 75% 驱动水平的操作模式。峰值颗粒速度（PPV）、主频和空气冲击是根据震源到接收器的距离、操作模式和地形设置进行评估的。描述性统计分析和幂律回归建模也用于表征振动水平并量化 PPV 衰减。根据土耳其《环境噪声评估和管理条例》、DIN 4150-3 和 USBM RI 8507 标准评估了测得的振动水平。在高模式操作期间，当震源到接收器距离为 20 米时，记录到的最大 PPV 为 5.715 mm/s，而主频范围大约在 18 到 80 Hz 之间。空气冲击水平范围为 91.48 到 130.52 dBL。在两种操作模式下，PPV 都随着距离的增加而逐渐降低，最高振动水平通常记录在上坡监测线上，这表明特定场地的条件影响了振动的传播和衰减。幂律回归模型为记录的衰减趋势提供了良好的拟合，决定系数（R²）范围为 0.865 到 0.994。所有记录到的振动水平均低于土耳其条例、DIN 4150-3 和 USBM RI 8507 规定的限值。在所调查的地质和操作条件下，结果表明引发结构损坏的可能性较低，同时认识到测量代表的是自由场地运动而非直接的结构响应。得出的特定场地衰减关系可能为类似的震后城市环境中的振动预测、地震调查规划和风险评估提供实用的现场指导。