基于SOC的活断层系与地震活动性关系的探讨

通过对中国大陆及青藏高原、新疆、华北和东北各构造区的地震活动性的分析,论证了区域地震活动是一种自组织临界现象.利用分形理论中的粗视化网格法,研究了中国大陆以及各构造区断层系的分形特点和分形结构的跨尺度特征.开展了组构具有分形特点的沙堆模型实验.结合断裂力学理论,认为地震的自组织临界现象源于分形几何断层系的自组织临界性动力学过程,地震分维数和断层系分维数之间存在着一种正相关关系,明确了断层系分形和地震活动性分形之间的因果关系.在此基础上,提出了系统组构的分形是系统输出能量的分形的根源的观点,并进一步利用已有的观测资料进行了分析.最后,基于这个观点和区域断层分布可以通过常规的航卫片分析、地面调查和地质勘探等手段确定的事实,提出了利用断层的分维数与地震的分维数的相关关系,对区域地震的概率分布特征进行估计的观点,可为地震的预测预报提供参考.     

地震序列的一个自相似扩展模式

本文引入地震序列的一种自扩展模式,其地震序列的发生由地震断层的不同尺度的闭锁段相继破裂而发生,同时给出了以力学参数和几何参数定标的断层的自相似破裂机制,用以解决地震断层的分形特征及破裂的慢化过程。     

地表破裂的几何结构与同震位移的相关性

研究地震地表破裂的几何结构与同震位移分布的空间关联性,对于理解断层面几何形貌与地震活动的相关性具有重要意义。文中运用滑动窗口方法,对28个震例的地表破裂非规则几何结构特征(走向变化、阶区大小和粗糙度)和同震位移分别进行了量化和均值计算,并计算了二者之间的相关性,最后分析讨论了走滑型和倾滑型震例的相关性之间的差异性及成因。研究结果表明:1)相对于倾滑型,走滑型地震地表破裂的几何结构与同震位移的相关性更高,表明走滑型断层(破裂)的几何特征在分段中具有更高的参考价值; 2)在走滑型震例中,地表破裂的几何结构与同震位移之间存在负相关关系,即地表破裂上某段的阶区、走向变化、粗糙度的特征值越大,其对应的同震位移量越小; 3)走滑型地震的地表破裂非规则几何结构特征中,与同震位移分布的相关程度由高到低依次为阶区大小、走向变化、粗糙度。     

求解活断层滑动速率的分形方法及其初步应用

断层平均滑动速率是描述和衡量断层活动强度的一个重要指标。破裂过程的分形结构决定了断层能量结构和几何结构都存在自相似性,断层系的尺度无关性对于断层活动性的定量化研究有着重要的理论价值和实用价值。本文以破裂发展的分形理论为基础,发展了求解活断层现代滑动速率的分形方法,导出了一个便于应用的分形公式。并以川西鲜水河断裂带为例对其中的活动断层的现代滑动速率作了计算,结果表明分形方法是研究断层活动强度的有效捷径。     

板内逆断层地震破裂的基本特征及分段标志研究

通过对１６ 个板内逆断层地震的基本类型、构造环境、地震地表破裂尺度、几何形态、运动学特征及余震分布图像的研究分析,较系统地归纳了板内逆断层地震破裂的基本特征及分段标志．研究表明：（１） 逆断层破裂往往沿走向延伸较短,常表现为二维面状分布形态;（２） 地震断层未出露地表或仅有部分出露地表;（３） 逆断层地震破裂较走滑断层和正断层产生的地震破裂更为复杂,不仅表现在构成整体破裂带的各个单条破裂的力学性质差异方面,而且表现在几何结构方面．     

利用Virtual Quake地震模拟器研究鲜水河断裂带地震活动性与地震复发周期

2022年9月5日四川泸定6.8级地震发生在鲜水河断裂带磨西断裂上。本文依据鲜水河断裂带的断层几何形态、断层面物理力学参数、断层滑移速率等基础资料,构建断裂带三维模型,基于Virtual Quake地震模拟器开展鲜水河断裂带准静态数值模拟。对七条分支断裂独立模拟的结果显示模拟结果与历史地震的最大震级和复发周期具有较好的一致性。结果表明模型长度影响震级大小,滑移速率影响地震复发周期。断层面几何弯曲展布使得断层面应力分布不均匀,在弯曲处出现应力积累的现象,易触发地震,并出现了地震分段破裂现象,降低了几何弯曲断层的地震频次,为强震的孕育创造了条件。联合模拟的10000年时间内,鲜水河断裂带共发生了33次M≥7.0地震,最大震级为M7.6,地震活动性呈现一定的活跃期与平静期。断层系统地震间的相互应力作用和复杂的断层几何结构影响着地震迁移的复杂性。道孚断裂上相距40年发生两次M≥7.0地震,乾宁断裂北端相距5.8年发生M≥7.0双震,此类现象与历史地震有一定的相似性。     

断层横向构造在逆冲型地震破裂中的作用——以汶川地震小鱼洞断层为例

大地震破裂大多由横向构造(如阶区、弯曲和分叉)所分割的多个段落组成.2008年5·12汶川地震破裂沿北东走向上穿过了多个横向构造部位,特别在震中北东45 km的位置,小鱼洞断层、北川断层和彭灌断层三者之间呈现复杂的断裂切割相交关系.复杂断层几何结构对破裂的扩展是有抑制还是促进的作用？在相交的断裂段之间是否存在最优的破裂顺序？本文以库仑应力分析为手段,探讨在汶川同震破裂初始30 s内,破裂在多分支断裂中选择扩展路径时的可能应力相互作用.库仑应力分析显示:如果北川断层先发生破裂,其滑动对小鱼洞断层和彭灌断层均产生强烈负应力的抑制作用,而彭灌断层的滑动却反而对小鱼洞断层和北川断层浅部有强烈正应力的促进作用.因此,从准静态应力分析角度,彭灌断层先于北川断层发生破裂的可能性较大,这一破裂顺序与小鱼洞断层参与同震破裂过程的事实相符.此外,小鱼洞断层在链接北川和彭灌断层的同震位移中可能起到桥梁作用,但非静态应力的影响.横向构造在逆冲型地震破裂扩展过程中起到的牵引作用使得逆冲型地震破裂能够比走滑型地震跨越更宽的阶区.横向构造是逆冲断裂带内广泛发育的构成单元,因此在地震危险性分析的最大潜在震级测算中应该考虑其作用.     

乌鲁木齐市活断层强地面运动预测研究

介绍了基于乌鲁木齐活断层发震构造模型的强地面运动的预测结果.该项工作是在乌鲁木齐城区开展的活断层探测与地震危险性评价的基础上,设定了两个发震构造,分别为北天山山前逆冲推覆构造和博格达弧西翼逆冲推覆构造,前者可能最大地震震级为7.5级,后者为7.0级,据此建立了分析计算模型.根据地脉动观测分析结果,结合浅层地震勘探、地质图、地形图和钻孔资料,建立了地下三维速度模型,采用统计学的格林函数法、三维有限差分法和混合计算方法,对目标区的地震动进行了预测研究.预测结果表明,断层的结构、破裂方式和三维速度模型对地震动的分布具有显著的影响.沿断层前缘、盆地边缘、覆盖层较厚的地区,以及断层破裂的前方地震动比较显著.     

断层分形几何学在判定强震危险区中的应用前景初探

本文利用box—Counting法讨论了新疆各主要断裂带的几何分形,得出了各断裂带的分维值。结合区域构造及地震活动性特点,分析讨论了断层分形几何学在判定强震危险区方面的应用前景。结果表明,相应于较大的断层分维数,则对应于较强的地震活动水平;相应于较小的断层分维值,则对应于较弱的地震活动水平。一方面,断裂分维值较高的断裂带,其构造也较复杂。因而,断层分维有可能作为判定活动断裂带地震活动水平的一种特征物理量。     

基于连续-离散单元法的汶川地震动力学二维自发破裂全周期模拟研究

首先利用地震地质调查、地震剖面探测结果对汶川地震的发震断层几何形态及周边块体介质参数进行约束,建立了3个包含有不同主断层的龙门山断裂带二维黏弹性有限元模型;然后基于连续-离散单元法对汶川地震的孕育与发生进行了全周期模拟,包括震间应力积累阶段、同震应力释放阶段及震后恢复调整阶段。模型对比研究结果表明,龙门山断裂带中由于断层几何结构及断层面剪切应力与正应力的综合作用,使得最先达到断层破裂准则阈值的灌县-江油断层率先破裂,初始破裂在深度15~20km处,破裂进一步传导至映秀-北川断层;同时由于灌县-江油断层与映秀-北川断层的破裂导致系统内应力大幅度降低,使得灌县-江油断层不具备产生同震破裂的应力条件。然而,尽管汶川-茂汶断层上的应力水平与汶川地震前相比有所减弱,但仍积累了较高的震间应力,可能预示其在汶川地震后具有较高的地震危险性。模拟结果还表明,铲型逆冲断层系统的深部断层破裂能够推动浅部高倾角区域发生被动破裂,因而其发震断层的倾角上限很可能比传统认识的大。     

2006年文县5.0级地震的发震构造研究

2006年6月21日文县5.0级地震发生在构造环境复杂的地区,该地区之前已有100多年没有发生过中强地震。该地震的发生说明该地区的地震活动开始增强。文县5.0级地震没有形成地表破裂带,给研究发震构造带来了一定的困难,通过1/20万地质图、遥感资料解译、震源机制反演以及地震序列精确定位的方法依然能够研究该地震的发震构造。为判定该地区未来的地震危险性,文中采用遥感资料解译、多种方法反演震源机制、双差法地震精定位的方法联合分析该地震的发震构造。1/20万地质图显示该区域存在多条断裂,遥感资料的解译结果表明石坊-临江断裂为较活动的断裂。2种方法所得震源机制结果表明该地震为左旋走滑兼有逆冲,主压应力方向为N60°E。双差法定位结果也支持该地震为走滑兼有逆冲,余震的分布与断裂的逆冲有关。结合多种结果联合分析认为该地震的发震构造为石坊-临江断裂,主压构造应力方向为N60°E     

Damage evaluation models of reinforced concrete buildings based on the damage statistics and simulated strong motions during the 1995 Hyogo‐ken Nanbu earthquake

We have tried to estimate the yield shear strengths of reinforced concrete (RC) buildings based on the damage statistics in Kobe surveyed after the Hyogo‐ken Nanbu, Japan, earthquake of 1995 and the non‐linear response analyses for synthetic waveforms calculated from a complex seismic source and a three‐dimensional basin structure. First, a set of building models that represented the RC building stock in Kobe was constructed and plausible non‐linear multi‐degree‐of‐freedom models with four different numbers of stories were created based on the current seismic code and construction practice. For response analysis the damage criterion and the strength distribution should be assumed a priori. When the damage ratios for these standard models were calculated it was found that the damage ratios were so high that we had to increase the average yield strengths in order to match the calculated damage ratios to those observed. After searching the best models it was found that the estimated average yield strengths should be much higher than those based on the code, especially for low‐rise buildings. Using this set of building models we succeeded in reproducing the belt‐shaped area with high damage ratios in Kobe. One can apply the proposed methodology to different countries if there is enough damage data, strong motion records, and building statistics. If there is sparse damage data at several locations only, then our models can be adjusted to reproduce observed damage data and used for damage prediction as a first‐order approximation. Copyright © 2004 John Wiley & Sons, Ltd.     

曲面上的位场转换（二维和三维情况）

在文献[1]中我们利用复变函数论的方法只解决了二维的曲面上的位场转换问题.在本文中,我们利用单层位势理论将它化为一个奇异积分方程求解的问题,并且提出了用奇点分离法来解此奇异积分方程,这对二维和三维情况都适用.通过理论模型的计算,结果的精度是令人满意的.     

渤海海域近期地震活动分析

渤海地区是我国东部地震较活跃的地区之一,历史上曾发生过多次强震,现今小震活动也较活跃。本文总结了地震活动的空间、时间和强度的特征,为本地区地震灾害的防御、减灾等方面提供依据。     

DISCUSSING THE INFLUENCE OF MAJOR EARTHQUAKE SEQUENCE IN THE LONGMENSHAN AREA ON THE LUSHAN EARTHQUAKE FROM STRESS EVOLUTION

Calculating the coseismic static Coulomb stress change induced by an earthquake and interseismic stress change permits to explain the distribution of aftershocks, the earthquake sequence and other seismic observations. Four earthquakes greater than M7 have occurred in the Longmenshan area before the 2013 Lushan earthquake since 1900. This paper analyzes the influence of these four events on the Lushan earthquake, the stress evolution after the Lushan earthquake accompany with strong earthquake sequence on Longmenshan Fault, and the stress state of the gap between the Lushan and Wenchuan earthquakes. To address these issues would help future seismic risk assessment in the region. We construct a three dimensional finite element model based on the geological structure, the deep inversion results of density and velocity, and the GPS and the stress observation data. The simulation results show that the annual variation rate of Coulomb stress is higher on the Xianshuihe fault and southern segment of the Longmenshan fault, which is consistant with the regional seismicity. The coseismic Coulomb stresses induced by Kangding, Songpan, and Wenchuan earthquakes at the Lushan earthquake epicenter is greater than 0, implying that the three earthquakes may promote the occurrence of the Lushan earthquake, especially the Wenchuan earthquake. The viscous relaxation is remarkable which cannot be ignored in the analysis of stress evolution. From the stress evolution of this area, we can find that the gap between the Wenchuan and Lushan earthquakes is still at a relatively high stress level after the Lushan earthquake.     

基于树形结构的地震数据库系统设计方法

地震观测数据的大量增长给数据管理提出了新的要求. 本文将树形结构引入到数据库设计中, 提出了基于树形结构设计关系数据库的方法. 该方法简单、 直观、 易于数据的组织, 可以简化数据库的设计过程. 在ldquo;长江三峡工程诱发地震监测系统地震监测总站数据库rdquo;设计中应用了该方法, 并取得了良好的效果.      

竖向地震作用对高柔结构的影响

对烟囱的震害规律进行了分析.认为地震时烟囱的破坏,竖向地震力起了很重要的作用.提出了用冲量法来计算烟囱的竖向地震作用,并以190 m 高的钢筋砼烟囱为例进行了计算.对计算结果进行了分析,并指出了烟囱设计中应注意的问题.进一步阐明了计算高柔结构和特定条件下某些结构的竖向地震作用的必要性.     

关于昌马7.5级地震的成因探讨

本文从三维空间的角度,从昌马地震发生的区域构造背景和构造应力场,震源断裂和震源应力场,地震的动力来源,震源介质条件、震源闭锁形式和地震发震机制等方面探讨了昌马地震的成因,提出了“三维空间四方受压的震源闭锁模式和“倒楔型”劈裂的发震机制。     

关于震情窗口问题的实践和展望

本文概述了自1978年5月提出震情窗口以来,经过6年多时间,在一些多震区不断实践和多种尝试所得的最新的全部成果.根据一震有多窗反应,并由此而能粗略地推测出未来大震的时间、空间、强度三要素的事实,今后若能在窗口附近设台以观察、研究其小震的活动与附近大震的关系,并根据各地窗口的区域特点而直接投入当地的监测预报,则可以达到应用的目的.提出了建立震情网或窗口网的设想,这不仅对地震学本身的研究工作有益,而且在以震报震方面具有现实意义.实际上,根据多震区现有的基础,已经具备了这种工作的现实性和可能性.      

应用遗传算法建立地震预报的分类体系初探

本文对模拟自然界生物进化过程的遗传算法和用它所建立的分类体系进行了简要介绍，并将它们应用于地震预报探索研究，建立了初步的地震预报分类体系，结果表明：采用具有自动学习和自相适应的方法，结合现有的研究成果，可以将地震活动性的时空参数结合起来综合考虑，获得较为优化的地震预报规则集。