台湾地区爱氏震度衰减式之研究Attenuation - 国立中央大学.PDF

臺灣地區愛氏震度衰減式之研究 Attenuation Relationship of Arias Intensity for Taiwan 謝寶珊（國立中央大學應用地質研究所）；李錫堤（國立中央大學應用地質研究 所） Hsieh Pao-Shan （Institute of Applied Geology, National Central University, ）； Lee Chyi-Tyi （Institute of Applied Geology, National Central University, ） 關鍵詞：愛氏震度、混合效應模型、地表下 30 公尺平均剪力波速度 Key words: Arias intensity, Mixed effects model, Vs30 愛氏震度為地震歷時記錄之加速度平方後積分所得到的地動參數，是一個可 以包含地震波之振幅、頻率內涵和持續周期之地動參數。愛氏震度與許多地震災 害有相關性，如建築物之破壞、液化及地震引致之山崩災害等。本研究以愛氏震 度作為地振動指標，針對此進行衰減式之研究。合適的衰減式不僅可以瞭解一地 區之地動衰減特性，並可以用來預估特定場址之地動值，提供工程耐震設計之用。 本研究以中央氣象局自由場強地動觀測網計畫（TSMIP ）及中央研究院地球 科學研究所 SMART-1陣列之豐富強震資料，考慮場址特性、震源機制以及地體 構造特性差異，以理論推導為基礎的衰減模型，增加場址變數 Vs30 之考慮，並 以混合效應模型及最大概似度法進行非線性迴歸分析，完成適合台灣地區之地殼 地震及隱沒帶地震愛氏震度衰減式。 研究成果顯示，混和效應模型搭配最大概似法能解決地震規模不確定性及迴 歸資料分布不均之問題，衰減模型中加入 Vs30及震源機制兩項參數可有效降低 迴歸結果之標準差。地殼地震愛氏震度衰減式所推估之地動值在近距離較前人研 究成果為高、遠距離則略低，可能反映了台灣淺部地殼衰減較快之特性。隱沒帶 地震之愛式震度衰減式無前人研究結果可進行比較，而 與地殼地震衰減式相比， 所推估之地動值明顯地較高，顯示地殼地震與隱沒帶地震之愛氏震度衰減情況並 不相同。 前言 在地震工程上，一般常用最大地動加速度（ PGA, peak ground acceleration ） 作為描述建築物損害程度的地動參數，唯 PGA只能描述最大振幅， Jibson （1993） 認為 PGA 不能有效反應地震帶來的災害，因此發展了以愛氏震度（Arias Intensity, AI ）作為地振動指標的理論，故本研究擬針對此可描述地震波之振幅、頻率內涵 和持續周期之地動參數進行衰減式之研究，以期更進一步評估地震引致之災害程 度。 資料蒐集與分析 本研究地殼地震衰減式以 TNGA資料庫中 1993∼2003 年間之強震資料進行 分析。所採用地殼地震共 62個地震，總計為 6570筆強震資料。資料的規模與 距離之分布情形如圖 1a所示。台灣東北部的隱沒構造明顯，且強震資料較為豐 富，故本研究隱沒帶地震衰減式延用 Lin and Lee （2008 ）所選取 1992∼2000 年 間 TSMIP強震資料，及 1983~1986 年間的 SMART1強震資料進行分析，另加入 2002 年 331地震強震資料。所採用隱沒帶地震共有 45個地震（板塊介面型地震 計 13個，板塊內部型地震計 32個），總計為 4635筆強震資料。資料的規模與 震源距離分布情形如圖 1b所示。 研究方法 本研究將採用地震矩規模及距斷層面最短距離（Rrup ）作為地震與距離參數， 採用 Travasarou et al. （2003 ）建議的理論衰減模式、Lee and Tsai （2007 ）Vs30 地盤分類結果及 Wu et al. （2008 ）震源機制結果，進行台灣地區地殼地震及隱沒 帶地震之愛氏震度衰減式之研究。衰減模式將場址分類參數由不連續改進為連續 型參數（ Chiou and Youngs, 2006 ），地殼地震衰減模式如下式： ln(I ) = c + c (M − 6) + c ln(M / 6) + c ln( R 2 + h2 ) + c ln(V 1130) + c F + c F a 1 2 3 4 5