超深厚覆盖层场地物理约束地震危险性分析方法

本申请涉及地震监测，具体涉及一种超深厚覆盖层场地物理约束地震危险性分析方法。

背景技术：

1、传统的概率地震危险性分析（psha）高度依赖历史地震观测数据和经验性的地震动参数衰减关系。在地形地质条件复杂（如存在深厚覆盖层）的区域，经验公式无法准确反映局部场地的地震动放大效应。同时，基于物理机制的地震动数值模拟虽能反映场地效应，但计算成本极高，有限的模拟工况难以满足概率分析对海量地震情景的数据要求，导致区域地震危险性评估的完整性和准确性受限。

技术实现思路

1、为了解决相关技术中，传统的概率地震危险性分析（psha）高度依赖历史地震观测数据和经验性的地震动参数衰减关系，导致区域地震危险性评估的完整性和准确性受限的技术问题，本申请提供一种超深厚覆盖层场地物理约束地震危险性分析方法。

2、所采用的技术方案具体如下：

3、s10，根据潜在发震构造确定地震活动性参数，构建强震情景空间并划分情景分层单元，按照具有已知密度的提议机制抽取第一数量的用于物理模拟的高保真训练情景和第二数量的待拓展情景，为每一强震情景-场点建立唯一概率样本标识和求解状态字段；获取目标场地及周边台站的真实地震事件，关联震源参数、场地参数和事件标识；

4、s20，针对从强震情景空间分层选择的代表性高保真训练情景，执行区域尺度至局部场地的耦合物理模拟，得到基岩-地表成对三分量时程、区域传播状态和场地非线性状态，并组成高保真训练样本；对高保真谱元训练样本和真实地震事件三分量时程分别执行统一处理，提取得到模拟地震场特征和真实事件特征；

5、s30，利用高保真训练样本库和真实地震事件记录训练双源物理约束深度学习代理模型，以替代其余强震情景的完整物理模拟；代理模型被配置为学习从震源-路径-场地条件到基岩波场及地表响应的映射，并引入真实事件偏差校准机制；

6、s40，在双源物理约束深度学习代理模型的训练过程中，建立模拟地震场约束和真实地震事件约束，分别作为损失项或验收量，限制校准能量和频带改变量不超过由留出真实事件确定的条件分位阈值；

7、s50，对待拓展情景调用通过验收的双源物理约束深度学习代理模型，生成拓展地震动时程候选样本，根据待拓展情景相对于高保真训练情景和真实地震事件条件域的物理敏感距离、多个代理模型之间的认知分歧以及逐样本模拟地震场残差与真实事件校准偏离量确定样本可信度；仅当可信度不低于预设阈值且硬物理约束通过时，允许进入危险性积分；否则触发补充高保真物理模拟，并返回s20更新代理模型；

8、s60，读取各强震情景-场点的求解状态，只允许处于代理有效或高保真有效状态的时程进入概率地震危险性积分；以层内目标条件密度与层内混合提议密度之比确定概率修正权重，计算年超越率、场地危险性曲线及设计地震动参数。

9、本申请具有包括但不限于如下技术效果：

10、本申请以超深厚覆盖层场地危险性为最终输出，把潜在震源年发生率、情景概率质量、万级地震时程和地震动强度指标超越事件置于同一概率链中，直接形成不同周期加速度反应谱的年超越率、场地危险性曲线和设计基准期超越概率。从而提升区域地震危险性评估的完整性和准确性。

1.一种超深厚覆盖层场地物理约束地震危险性分析方法，其特征在于，所述方法包括：

2.如权利要求1所述的超深厚覆盖层场地物理约束地震危险性分析方法，其特征在于，所述s20中，所述区域—局部耦合边界的功等价投影具体包括：构建覆盖潜在震源至目标场地的区域尺度基岩传播域和包含超深厚覆盖层、地形表面及基岩界面的局部精细场地域；在区域尺度执行波动计算获得基岩波场，并通过功等价投影将区域边界速度和面力传递至局部场地域；在局部场地域执行压力相关多屈服面循环弹塑性本构模型更新，得到与同一情景标识关联的高保真样本。

3.根据权利要求2所述的超深厚覆盖层场地物理约束地震危险性分析方法，其特征在于，所述s20中，所述局部精细场地域的网格按照综合离散误差指标进行自适应优化，所述综合离散误差指标综合考量波长分辨率、界面曲率、材料-状态梯度及耦合指标，并以最小化时空计算代价为目标确定各单元的方向尺度和阶次；所述循环弹塑性更新采用局部子步划分与返回映射，通过状态积分误差、离散能量平衡、屈服面一致性和非负塑性耗散进行联合验收，并基于验收通过的一致切线模量确定稳定时间步；所述模拟地震场特征包括高保真三分量复传递矩阵，所述高保真三分量复传递矩阵通过多时间窗加权估计获得，并满足共轭对称、剩余功率谱半正定及负时间能量约束。

4.根据权利要求3所述的超深厚覆盖层场地物理约束地震危险性分析方法，其特征在于，所述压力相关多屈服面循环弹塑性本构模型根据有效应力、循环历史及退化变量动态重构屈服面，并在局部子步验收后更新背应力和硬化模量。

5.根据权利要求4所述的超深厚覆盖层场地物理约束地震危险性分析方法，其特征在于，所述s20中，采用提交状态缓存区和试算状态缓存区管理积分点状态，通过全局离散能量残差和塑性耗散验收全局时间步，仅当验收通过时写入提交状态。

6.根据权利要求1所述的超深厚覆盖层场地物理约束地震危险性分析方法，其特征在于，所述s30中，所述双源物理约束深度学习代理模型采用走时锚定的频域神经算子学习基岩波场，并在厄米正定幅值-酉相位复矩阵流形上输出场地传递算子，叠加局部散射残差形成地表响应。

7.根据权利要求6所述的超深厚覆盖层场地物理约束地震危险性分析方法，其特征在于，所述s30中，所述代理模型通过条件生成器与物理投影算子实现，所述物理投影算子将生成结果投影至满足走时、共轭对称、能量及半正定约束的物理可行集合。

8.根据权利要求7所述的超深厚覆盖层场地物理约束地震危险性分析方法，其特征在于，所述s40中，采用双源物理投影条件对抗训练框架，设置模拟地震场条件判别器和真实地震事件条件判别器，并将物理约束越限量通过增广拉格朗日乘子纳入训练目标。

9.根据权利要求8所述的超深厚覆盖层场地物理约束地震危险性分析方法，其特征在于，所述s50中，按照下述方法确定待拓展情景的双源适用域和样本可信度：将震源参数、传播路径参数、目标场点坐标、覆盖层厚度与速度结构、预测基岩输入强度、预测场地传递矩阵的奇异值和群时延以及预测地震动强度指标组成条件嵌入；分别利用模拟训练集中各高保真强震情景的条件嵌入和事件训练集中各真实地震事件—台站记录的条件嵌入建立模拟条件域和真实事件条件域，并根据各输入方向对预测基岩波场、场地传递矩阵和地震动强度指标的雅可比范数构造物理敏感度量矩阵；

10.根据权利要求9所述的超深厚覆盖层场地物理约束地震危险性分析方法，其特征在于，所述s60中，按照下述方法执行概率质量守恒的多提议危险性积分：对第z个潜在震源区内的第h个情景分层单元，按照实际生成强震情景条件向量的机制，将样本划分为初始分层提议样本、待拓展情景提议样本和支撑域补充提议样本，并将第k种实际提议机制记为k；对于依据此前样本和验收结果建立的支撑域补充提议机制，在抽样前冻结并版本化保存该提议机制所依据的历史信息、条件提议密度、样本分配数和随机种子，后续代理模型更新、高保真补算结果或者危险性结果不得回改已经执行的条件提议密度。