芦山地震地震动上下盘效应研究

2013年4月20日的芦山7.0级地震是继2008年5月12日汶川8.0级特大地震之后,发生在龙门山断裂带上的又一次大震级逆冲型地震.与汶川地震相比,芦山地震的发震断层没有地表出露,断层的滑动角更大,其逆冲性质更强烈.本文挑选了芦山地震中断层距小于200km的45条强震动记录,基于地震动衰减关系进行统计分析,对比了上盘和下盘台站地震动参数相对于衰减关系的对数残差.结果表明：芦山地震的上下盘效应明显,近断层上盘地震动的高频成分要高于同断层距的下盘;上盘地震动衰减要明显快于下盘.地震动衰减关系用简单的一个距离参数很难描述近场断层尺寸效应的影响,也很难模拟地震动上下盘效应.因此,在近场强地面运动模拟中,应多考虑有限断层模型,以模拟断层的尺寸效应.     

台湾集集地震近场地震动的上盘效应

1999年9月21日（当地时间）台湾集集7.6级地震是一个逆断层型地震．用回归分析法对台湾集集地震的加速度峰值数据进行分析，得出了这次地震的水平与垂直向的加速度峰值衰减关系．从残差分布上看，位于断层上盘和下盘上的加速度峰值与从衰减关系所得到的结果相比存在不同的系统偏差，断层上盘地表的加速度峰值较高，而下盘地表的加速度峰值较低．从这次地震的加速度峰值分布等值线图上也可以看出，加速度峰值的分布相对于断层呈现明显的不对称性，上盘衰减较慢而下盘衰减较快．在近断层强地面运动研究、地震危险性分析、设定地震研究与震害预测等工作中，应考虑可能地震的震源机制特点，以便使所用的衰减模型更能反映不同地震环境地区的地震动分布特征．      

2008年汶川地震近断层竖向与水平向地震动特征

选取分布在北川-映秀中央断裂两侧断层距120 km以内的40个强震动台站的记录,对汶川地震近断层地震动竖向和水平向加速度峰值、速度峰值、竖向和水平向加速度反应谱及谱比值进行了统计分析.研究表明:(1)地震动加速度峰值有显著的上盘效应,经验衰减模型的结果表明,在距地表破裂3~60 km的范围内,龙门山发震断层上盘一侧竖向与水平向的加速度峰值要比衰减模型得到的平均值大30%~40%.上盘的加速度峰值残差大部分是正值,而断层下盘残差大部分为负;水平地震动的东西分量幅值总体要大于南北分量,东西分量衰减相对较慢.(2)地震动长周期成分较弱,加速度反应谱值随周期增大而迅速减小,在周期1.0 s 时,即使在靠近中央断裂的最大加速度反应谱值也只有0.5 g;地震动加速度反应谱谱比值(竖向/水平向)沿龙门山断层周围的分布,在较长周期(T=0.2 s, 0.5 s, 1.0 s)与短周期(T=0.05 s, 0.1 s)有明显的不同.(3)近断层竖向地震动显著,地震动加速度峰值比在(竖向/水平向)可达1.4.在龙门山发震断层的上盘,地震动加速度峰值比整体上比下盘要大,竖向地震动尤为剧烈.部分近断层记录的地震动谱比值(竖向/水平向)在短周期(< 0.1 s)甚至超过1.5,统计分析还表明谱比值在短周期段(< 0.1 s)随断层距的增大而减小.     

5·12汶川地震强震记录分析

在2008年5月12日汶川MS8.0级特大地震中, 中国大陆观测台网系统获得了丰富的主震、余震加速度记录, 为开展相关的地震研究工作提供了十分难得的基础资料. 本文以发震断层附近观测台站的主震记录为基础数据, 根据台站所在的场地条件及其与发震断层的相互位置关系, 分析了此次地震中近断层的地震动峰值空间分布特征、方向性效应、上下盘特性和典型记录加速度或速度结果等, 简单讨论了发震断层性质和地形对震害分布的影响.     

汶川8.0级特大地震的断裂特性与强地面运动的关系

2008年汶川8级地震的发震构造是高角度铲形逆冲断层,伴随这种类型地震的远近场强地面运动在中国是第1次被记录到。综合汶川地震发震构造、破裂过程和强地面运动峰值加速度的资料,探讨高角度铲形逆冲断裂作用与强地面运动的关系。结果显示,龙门山断裂带内强地面运动峰值加速度明显大于断裂带外的台站,前者可达后者的2倍多。同时,该地震强地面运动具有很大的垂直分量,近断层垂直分量大于水平分量。结合远场资料,发现龙门山断裂带上盘峰值加速度垂直分量总体上大于下盘,上盘垂直分量的衰减比下盘慢。不考虑远场的高值异常,水平分量似乎也存在上盘效应,但目前无证据表明这些异常应该被剔除。另外,远场地面运动特征显示,相对于反方向,沿同震断层扩展方向(NNE)的峰值加速度水平分量衰减较慢,垂直分量的这种方向效应不明显。考虑到汶川地震破裂浅、断面陡和以垂直形变为主这3个显著的同震构造特性,近场和远场地面运动记录反映出位错类型和台站的实际断层距的控制作用。正因为汶川地震高角度铲形逆冲断裂结构的特殊性,导致其地面运动与普通逆断型地震强地面运动的同震效应在某些分量上相同,其他分量存在差异。     

5·12汶川地震强震记录分析

在2008年5月12日汶川MS8.0级特大地震中,中国大陆观测台网系统获得了丰富的主震、余震加速度记录,为开展相关的地震研究工作提供了十分难得的基础资料。本文以发震断层附近观测台站的主震记录为基础数据,根据台站所在的场地条件及其与发震断层的相互位置关系,分析了此次地震中近断层的地震动峰值空间分布特征、方向性效应、上下盘特性和典型记录加速度或速度结果等,简单讨论了发震断层性质和地形对震害分布的影响。     

汶川Ms8.0地震灾害的非对称分布与成因分析

在汶川Ms8.0地震中,地震灾害在灾区相对于发震断层,呈现各种非对称分布.断层高角度逆冲诱发的崩塌、滑坡的规模与数量在断层上盘区远远高于断层下盘区,在垂直断层方向,高烈度区断层上盘宽度往往大于下盘宽度,上述不对称性反映了逆断层型地震存在加速度峰值的上盘效应;而在破裂的传播方向存在的地震波多普勒效应则造成沿长轴方向东北部...     

非发震断层的地震效应问题

本文采用二维动态有限元分析的方法，排除了影响宏观震害的其它因素，建立非发震断层的场地地震反应分析模型。计算中较全面地考虑了断层破碎带的尺度及带内岩土物理力学性能、断面产状、断层错距、覆盖层厚度、基岩起伏、输入波动力特性等一系列因素对地面峰值加速度及相对加速度反应谱的影响，并结合有关宏观震害资料从不同的角度对这些问题进行了初步的分析和探讨，认为非发震断层所表现出来的实际地震效应具有很大的随机性，其随机程度受控于断层自身要素的组合型式及各种外部条件。     

强震作用下桩-土-断层非线性动力相互作用特性

为研究强震区跨断层桥梁桩基非线性动力相互作用特性,依托海文大桥实体工程,利用MIDAS/GTS有限元软件,建立了桩-土-断层相互作用模型,分析0.20~0.60g地震动强度下断层上下盘桩基加速度响应、桩顶水平位移、桩身弯矩以及桩身剪力响应情况。结果表明:覆盖层土体对桩身加速度放大作用明显,且随着输入地震动强度的增大,放大作用逐渐减弱;覆盖层对地震波的滤波作用显著,随着输入地震动强度的增大,滤波作用逐渐减弱;上盘桩基达到桩顶峰值加速度的时刻滞后于下盘;随着输入地震动强度的增大,上、下盘桩的桩顶产生的永久位移和水平位移峰值逐渐变大,上盘桩顶产生的永久位移和桩顶峰值位移均大于下盘,产生显著的"上盘效应";不同强度地震动作用下,断层上、下盘桩基弯矩均在上部土层界面处达到峰值,剪力均在基岩面处达到峰值,下盘桩基弯矩和剪力峰值大于上盘桩基,呈现出显著的"下盘效应"。在桥梁桩基抗震设计时,应着重考虑断层上、下盘桩基的差异和不同强度地震作用对桩基承载特性的影响。     

断层边坡地震动载效应的数值模拟

地震荷载作用下,断层两侧边坡稳定性一直是研究重点,本文主要探讨动态加载对不同位置坡体产生的地震动效应。首先,建立一个截面大小为500 km×100 km的有限元二维动态铲形断层模型,在地表断层两侧构建对称边坡来模拟滑坡地形。然后加载脉冲震源,通过对震源(深度为14 km)处节点指定加速度的方法,模拟计算地震发生后100 s内地震波传播对距断层分别为1 km,30 km及100 km的不同边坡震动产生的影响。结果显示:边坡震动强度随着震源距的增加而快速衰减,下盘的衰减比上盘更为强烈;距断层相同位置处,上盘比下盘振动幅度大;相同山体的不同位置上,水平方向振幅随断层距增大而衰减;垂直方向振幅,相同高程处的振幅相近,高程越高振幅相对减小;随着断层距的增加,山体的水平和垂直方向振幅都逐渐变小;震源距较远位置处的振幅比近震源位置小很多,说明近震位置处振动强度大,即在同等地质条件下,近断层的上盘区域更易发生滑坡。     

Geometric effects resulting from the asymmetry of dipping fault: Hanging wall/ footwall effects

Root-mean-square distance Drms with characteristic of weighted-average is introduced in this article firstly. Drms can be used to capture the general proximity of a site to a dipping fault plane comparing with the rupture distance Drup and the seismogenic distance Dseis. Then, using Drup, Dseis and Drms, the hanging wall/footwall effects on the peak ground acceleration (PGA) during the 1999 Chi-Chi earthquake are evaluated by regression analysis. The logarithm residual shows that the PGA on hanging wall is much greater than that on footwall at the same Drup or Dseis when the Drup or Dseis is used as site-to-source distance measure. In contrast, there is no significant difference between the PGA on hanging wall and that on footwall at the same Drms when Drms is used. This result confirms that the hanging wall/footwall effect is mainly a geometric effect caused by the asymmetry of dipping fault. Therefore, the hanging wall/footwall effect on the near-fault ground motions can be ignored in the future attenuation analysis if the root-mean-square distance Drms is used as the site-to-source distance measure.     

Analysis of the relations between slope failure distribution and seismic ground motion during the 2008 Wenchuan earthquake

The 2008 Wenchuan earthquake with M_w7.9 occurred at Yingxiu County in Longmenshan thrust fault belt, southwest China, having triggered a huge amount of slope failures. This paper applied a detailed inventory with more than 190,000 slope failures and strong ground motion records of 187 seismic stations to analyze the qualitative and quantitative relations between slope failure distribution and seismic parameters. The results revealed that slope failure distribution was exponentially decreased with the increment of epicentral distance and distance from surface fault rupture; peak ground acceleration (PGA) on the hanging wall side was apparently larger than that on footwall side. Linear correlation between concentration of slope failures (LNC) and the percentage of the area affected by slope failure (LAP) and PGA was demonstrated by statistical analysis, which revealed that 0.18~0.21 g horizontal PGA was the threshold value of the occurrence of slope failure. Furthermore, this paper presented an empirical model for the attenuation relation of slope failure distribution.     

应用动态复合震源模型模拟汶川Mw7.9地震强地面运动

2008年5月12日中国汶川地区发生Mw7.9地震,震中位置103.4°E,31.0°N.主要发震断层空间展布长达300多公里,由南西方向到北东方向呈现明显的分段性,汶川一映秀段逆冲为主兼有少量的右旋走滑分量;安县一北川段为逆冲一右旋走滑的断层错动;青川段以右旋走滑为主兼有少量逆冲分量.采用改进后的复合震源强地面运动预...     

利用强震数据获取汶川地震近断层地面永久位移

利用汶川地震中得到的靠近映秀—北川主断裂的64个强震台站的三分量记录数据, 对加速度记录进行基线校正的基础上获取近断层地面运动的永久形变位移, 并将由强震记录获取到的地面位移结果与GPS观测到的同震位移进行对比分析, 研究汶川M_S8.0地震的近断层地面运动的位移特征. 结果表明: ① 在靠近映秀—北川主断层的上盘和下盘, 东西相向的地面运动非常剧烈. 下盘的51SFB, 51MZQ和51JYH台东西向位移均为负(即地面运动向西), 其中51SFB台位移量最大, 达到1.49 m; 上盘的51WCW台位移向东, 位移量为1.26 m. ② 地面运动的位移分布主要表现为以龙门山断裂带的映秀—北川断裂为核心的相向运动, 东西方向上的永久位移要大于南北方向. 从断层机制上来讲, 断层的错动以逆冲运动为主(即逆冲位移要大于走滑分量的位移), 这与震源机制反演及地质考察的结果一致. ③ 大的地面永久位移集中分布在以龙门山断裂带为中心的狭长范围内, 离开发震断裂地面位移的衰减很快. 相比而言, 在发震断层的下盘一侧(即四川盆地)的地面位移的衰减比上盘一侧明显要快.      

地裂缝环境下马蹄形地铁隧道与土体相互作用的研究

以穿越地裂缝带的西安地铁2号线为研究背景,通过数值模拟对地裂缝作用下马蹄形地铁隧道与土体相互作用的机理进行了研究。研究结果表明：随着上、下盘位错量的增加,地裂缝处受影响的土体范围逐渐增大,土体的竖向位移也逐渐变大;上盘下降过程中,下盘隧道顶部沉降变形最大,上盘隧道顶部沉降变形最小;隧道的变形区域出现在预设地裂缝两侧,并且随着竖向位错的增大而增大,当错距d=100mm时,地裂缝处的隧道结构发生破坏。隧道的最大主应力位于结构出现裂缝和受剪切破坏的区域,随着位错量的增加,隧道的最大主应力变化剧烈。地裂缝处,隧道结构上部靠下盘区域受拉,靠上盘区域受压,隧道结构下部靠下盘区域受压,靠上盘区域受拉。在实际工程中,地铁隧道穿越地裂缝时,宜采用分段式隧道结构。     

2021年云南漾濞6.4级地震近场强震动特性分析

选用2021年云南漾濞6.4级地震强震动数据,经校正预处理后,对典型记录的幅值、反应谱和持时进行分析,得到此次地震的地震动特性。结果表明:（1）与我省烈度速报系统自动产出的仪器烈度分布以及实际震害情况相比,近场测点强震动数据所计算出的仪器烈度值与快速仪器烈度分布、现场实际情况基本吻合。（2）三个分量的PGA等值线形态分布大致相似,长轴均沿西北至东南向展开,逐渐衰减,且对于PGA,在近场震中距100 km以内,主震记录高于选用的衰减关系,一定程度上体现了此地震近场高频成分的卓越特性。（3）在震中附近100 km内,结合四个强震动测点距离震中的地理位置可知:随着震中距的增大,地震反应谱峰值周期也在逐渐增大,地震动的高频成分随着距离逐渐衰减。同时,破坏最为严重的区域主要集中在东南方向,其次为西南方向,东北方向基本不受震害影响。（4）此次地震呈中长持时特点,三个分向的持时随着震中距增大而逐渐增加,在震中距超过300 km处逐渐衰减,其中北南方向的持时衰减最快,竖直方向的持时衰减最慢。（5）研究主震地震动持时空间分布,持时受场地条件影响不大,地震破裂主要是沿西北到东南向的右旋走滑,长持时分布在破裂传播方向的东北侧,破裂传播的西北侧持时较短。同时,地震动持时受上盘效应的影响较弱, 在断层上盘和下盘的持时长度没有明显差别, 持时长度都接近拟合得到的平均值。在断层附近持时很小,平均在10s左右。     

Effects of the hanging wall and footwall on peak acceleration during the Jiji (Chi-Chi), Taiwan Province, earthquake

Introduction In the study of ground motion attenuation model the considered parameters are generally sim-plified as ground motion parameters (acceleration, velocity, displacement, response spectrum, dura-tion, etc), earthquake magnitude, distance and site condition. As the accumulation of ground motion records, it was found that the characteristic of ground motion attenuation in tectonicly compressional region was different from that in tectonicly tensional region and the peak ground accelerat…