西昌断陷盆地场地地震动差异分析

以汶川地震中的非发震断层安宁河断裂带周边西昌地区所获取的加速度记录为依据,研究了这些记录在峰值、频谱之间的差异,并通过这些地区的局部场地条件差异进行了初步解释。在此基础上通过数值模拟方法,利用基于显式有限元和局部透射人工边界的二维有限元模型对该地区的地面运动进行了模拟。数值试验结果表明：这些简单的理想化模型对这一地区地震动的本质特征进行重现,并对产生地面运动差异的机理进行合理解释。通过分析,初步揭示了由深部断层构造所控制的断陷盆地对地震动影响显著。     

西昌断陷盆地场地地震动差异分析

以汶川地震中的非发震断层安宁河断裂带周边西昌地区所获取的加速度记录为依据,研究了这些记录在峰值、频谱之间的差异,并通过这些地区的局部场地条件差异进行了初步解释。在此基础上通过数值模拟方法,利用基于显式有限元和局部透射人工边界的二维有限元模型对该地区的地面运动进行了模拟。数值试验结果表明：这些简单的理想化模型对这一地区地震动的本质特征进行重现,并对产生地面运动差异的机理进行合理解释。通过分析,初步揭示了由深部断层构造所控制的断陷盆地对地震动影响显著。     

断层破裂面倾角变化对断陷盆地强地面运动的影响

地震事件中,断层破裂面的倾角大小直接影响到地表强地震动的分布状态,尤其在断陷盆地中,强地面运动特征还可能受到盆地结构及盆地内多条围限断层的影响.本文模拟了银川断陷盆地内的活动断层--银川隐伏断层南段发生M_w6.5特征地震时,断层破裂面倾角在30°~85°范围内变化时引起的强地面运动,探讨了断层破裂面倾角变化对盆地内强地面运动分布特征和强度的影响.结果表明:破裂面倾角较缓时,银川盆地内的强地面运动分布区域不仅仅决定于发震断层的产状,同时还受到断层上盘距离最近的芦花台断层的影响,致使强地面运动集中于两条断层所围限的区域;随着发震断层破裂面的倾角逐渐增大,强地面运动以发震断层产状的影响为主,强震集中区向发震断层靠近并分布于发震断层上盘,且沿断层走向方向出现了强度不同的地震动反射区;尤其是发震断层破裂面倾角接近垂直时,受银川盆地"西陡东缓"结构和盆地西边界贺兰山东麓断裂反射作用的影响,竖向地震动反射区强度在远离发震断层的西北方向明显增大,致使芦花台断层附近区域与银川断层南段上盘区域成为地震发生时可能遭受震害最严重的地区.本文探讨结果提醒我们在类似区域的活动断层附近进行建(构)筑规划和地震工程设计时,有必要考虑发震断层破裂面倾角大小和盆地内其它断层构造的共同影响,综合评价潜在地震对盆地内近断层地表及各类建(构)筑物的危害性.     

断层破裂方式对银川盆地强地面运动的影响

银川盆地是受断层控制的断陷性盆地,边缘和内部发育了多条断裂带,特别是其内部晚更新世-全新世活动的银川隐伏断层可能对银川市的建设规划和抗震设防影响较大.为了研究银川隐伏断层活动对银川盆地强地面运动特征的影响,本文以银川隐伏活动断层作为目标断层,模拟了断层发生Mw6.5特征地震时,在单侧破裂和双侧破裂两种方式下,银川盆地的强地面运动分布特征.分析结果表明在两种破裂方式下,盆地内强地面运动表现出不同形态的地震条带状分布特征和上盘效应;同时受到银川盆地边缘断裂"西陡东缓"构造特征的影响,地表强地震动分布和断层附近观测点的时程也呈现出独特的盆地边界反射作用.在单侧破裂和双侧破裂两种模式下,近场强地面运动集中区总体上呈现北强南弱的现象,银川市及附近的芦花台等地区是强地面运动分布的主要区域.     

近断层地震动场预测——以长春市为例

断层带附近地震动场分布的研究,是当前地震工程领域研究的热点问题之一。近断层地震动场的分布对在断层附近进行抗震结构设计时,不仅是提供地震动输入,也是确定建设场地避让范围的重要依据之一。以区域地震构造背景分析、目标断层活动性鉴定、地震危险性评价为基础,结合断层探测结果,利用统计经验关系等最终确定发震断层,并建立相应的震源模型。采用显式有限元和并行计算技术计算目标区域场地的长周期地震动。利用有限断层随机合成的方法,计算高频地震动。将低频和高频地震动合成为目标区域内的宽频带地震动时程。对局部特殊场地条件地区,基于场地调查和勘探的数据,利用等效线性化等方法进行一维土层的非线性反应计算,给出这些特殊场地的宽频带地震动时程。最后,根据地震动时程获得设定地震发生时,目标区域的峰值加速度分布预测图和相应的反应谱。以长春市为例预测了在设定地震发生时,近断层地震动场的分布情况。当长春尖山子—卡伦断层发生6.0级地震时,潜在破坏性地震动的影响范围集中在附近,沿断层走向分布。加速度峰值沿断层垂直变化,主要为90 Gal～140 Gal。只是在长春市南部加速度峰值达到200 Gal。本研究的预测结果具备断层附近地震动的一些最基本的特征,符合当前对断层附近地震动的基本认识。     

大型河谷场地地震动特性研究

采用有限差分方法,通过算例研究了大型河谷场地地震动特性分析中的人工边界的选取方法,对比分析了不同人工边界的选取对数值模拟结果的影响,确定了散射场地震反应分析输入边界的地震动输入方法,认为在进行有限差分动力计算时,模型两侧施加自由场边界的模拟效果要优于两侧施加粘性边界的模拟效果;同时,对FLAC计算软件进行二次开发,对2个地形差异较大的河谷场地,采用线性和非线性摩尔-库仑模型进行了地震反应对比分析,研究了河谷场地地震动幅值和频谱特性随地形变化的规律。模拟数据表明,河谷场地谷底处地震动基本无放大作用,地势凸起处放大作用则较为明显;当考虑土体非线性时,随着地震动强度的增加,放大作用逐渐减小;谱分析结果表明,地势凸起处受高频地震动的影响显著,而地势平坦的谷底则受低频地震动的影响显著。     

特征地震强地面运动参数衰减公式拟合

计算机仿真模拟设定地震断层动态破裂传播和近断层强地表运动响应的结果表明， 对于特征地震而言，近断层附近的地表运动特征与断层破裂传播的方向性有着强烈的依赖关系. 当场地（观测点）至断层的距离给定时，正向于破裂传播方向的场地（场地A）的地表质点运动（位移、速度、加速度），远远大于震中附近（场地B）和反向于破裂传播方向的场地（场地C）的地表质点运动，而且沿断层垂直分量所辐射的SH波的传播起到了主导作用. 对应于场地A，B和C，统计分析结果表明，峰值加速度的几何平均值之比为2.15:1.5:1， 而且各自的均方差分别为0.12, 0.11和0.13. 如果将所得的研究结果应用于概率地震危险性分析中，对于较低的年超越频度，近断层附近的地表峰值加速度的估算值可下降15%~30%. 因此，考虑到断层破裂传播方向性对地表运动的影响，区域衰减曲线的回归分析模型应该给予恰当的修正.      

Development of attenuation relation for the near fault ground motion from the characteristic earthquake

A composite source model has been used to simulate a broadband strong ground motion with an associated fault rupture process. A scenario earthquake fault model has been used to generate 1 000 earthquake events with a magni-tude of Mw8.0. The simulated results show that, for the characteristic event with a strike-slip faulting, the character istics of near fault ground motion is strongly dependent on the rupture directivity. If the distance between the sites and fault was given, the ground motion in the forward direction (Site A) is much larger than that in the backward direction (Site C) and that close to the fault (Site B). The SH waves radiated from the fault, which corresponds to the fault-normal component plays a key role in the ground motion amplification. Corresponding to the sites A, B, and C, the statistical analysis shows that the ratio of their aPG is 2.15:1.5:1 and their standard deviations are about 0.12, 0.11, and 0.13, respectively. If these results are applied in the current probabilistic seismic hazard analysis (PSHA), then, for the lower annual frequency of exceedance of peak ground acceleration, the predicted aPG from the hazard curve could reduce by 30% or more compared with the current PSHA model used in the developing of seismic hazard map in the USA. Therefore, with a consideration of near fault ground motion caused by the rupture directivity, the regression model used in the development of the regional attenuation relation should be modified accordingly.     

P波入射下断层参数对地表地震动的影响

基于应用透射人工边界条件的显式有限元法计算断层破碎带宽度及力学参数变化、地震动入射角变化时二维断层场地模型P波入射下地表地震动场的分布。结果表明:(1)低速度破碎带的存在导致整个场地都有P波转换为SV波的分量,且在断层破碎带的区域出现断层陷波;(2)低速度破碎带的存在使输入场地恒定的能量向破碎带集聚放大,随着破碎带宽度增大或其介质波速降低集聚放大效应增大;(3)场地放大效应是频率相关的,宽度较宽或介质波速较低的断层破碎带对输入地震动中较低的频率成份放大显著;(4)竖向断层破碎带能阻隔斜入射地震P波,随着入射角增加隔震效应更显著。     

2010年4月14日玉树Ms7.1地震加速度场预测

基于有限断层震源、且使用动力学拐角频率的地震动随机模拟方法预测玉树地震近断层的加速度场.首先,基于有限断层震源建模方法建立该次地震的震源模型;然后,基于上述地震动模拟方法预测玉树地震近断层191个节点的加速度时程.在此基础上,取每个结点的加速度峰值绘制该次地震的近断层加速度场.结果表明:(1)近断层加速度场主要受震源破裂过程和断层面上滑动分布的影响.断层面上凹凸体投影到地表的区域附近,加速度峰值最大,也是震害最严重的区域;(2)对于走滑地震,断层沿线附近的场地并非均会发生破裂方向性效应;发生破裂方向性效应的场地与凹凸体在断层面上的位置有关.     

川滇地区下地壳流动对上地壳运动变形影响的数值模拟

根据活动断裂分布和区域流变结构建立川滇地区三维有限元模型， 采用上地壳为弹性介质，下地壳和上地幔为Maxwell体的粘弹性模型，模拟川滇地区地壳现今运动和应力分布，探讨川滇地区地壳运动变形的动力学机制. 通过4种不同边界条件和深度分层结构有限元模型的计算结果的对比，认为川滇地区绕喜玛拉雅东构造结顺时针旋转的地壳运动模式主要受川滇地区特殊的边界动力作用控制，川滇菱形块体下地壳流动对上地壳的拖曳作用亦不容忽视. 同时，川滇地区各块体的现今地壳运动场和应力场还受到区域主要活动断裂带的影响， 呈现分块特征.      

Numerical simulation of the influence of lower-crustal flow on the deformation of the Sichuan-Yunnan Region

On the basis of distribution of active fault and regional rheological structure, a three-dimensional finite element model of Sichuan-Yunnan region, China, is constructed to simulate contemporary crustal motion and stress distri- bution and discuss the dynamic mechanism of crustal motion and deformation in the Sichuan-Yunnan region. Lin- ear Maxwell visco-elastic model is applied, which includes the active fault zones, the elastic upper crust and vis- cous lower crust and upper mantle. Four different models with different boundary conditions and deep structure are calculated. Some conclusions are drawn through comparison. Firstly, the crustal rotation about the eastern syntaxis of the Himalaya in the Sicuan-Yunnan region may be controlled by the special dynamic boundary condition. The drag force of the lower-crust on the upper crust is not negligible. At the same time, the main active fault zones play an important role in the contemporary crustal motion and deformation in Sichuan-Yunnan region.     

二维不均匀场地地震地面运动的估算

通过对某工程场地采用不同的介质参数和不同的人工边界处理方法求得的地面运动的比较，指出，只有应用合理的计算模型才得到正确的计算结果，文章还对在均匀粘弹性半空间内任意划定刚性和滚轴人工边界造成的计算误差作了探讨。     

跨断层桥梁抗震若干问题探讨

从断层时间尺度、活动性、场地效应等方面阐述跨断层桥梁的定义与内涵;从"功能性"、"制约性"、"地表破裂变异性"、"设计缺陷"4方面分析跨断层桥梁"不得不"面临较大的地震破坏风险的原因;最后以1979年Imperial Valley地震中El Centro台阵收集到的强震记录为基础,对断层破裂强震记录特征及地震动传播机理进行分析,研究断层两侧地面运动分布规律,建议跨走滑断层桥梁的地震动输入方向。本文研究结果对促进跨断层桥梁抗震设防具有借鉴意义。     

一种基于多项式外推的局部透射边界位移解(外行波为非平面波情形)

一般情况下,通过人工边界向外透射的波动常为非平面波。对于近场非平面波在人工边界上的透射问题,不能采用简单的平面波透射方法。本文针对近场非平面波在人工边界上的透射特点,分析了非平面波沿人工边界法向视波速的变化规律及其近场失稳机制,推导了适合近场非平面波的、人工边界点位移解的不等步距线性外推公式。     

Prediction of near-field strong ground motions for scenario earthquakes on active fault

1 Introduction Earthquake disaster investigations show that numerous strong earthquakes were caused by remobilization of active faults. Major casualties and severe damage to buildings as well as signi?cant economic losses resulted from the ground motions of strongearthquakescausedbyactivefaultslocatedbeneath urban areas. Recently, the potential hazard prediction of and its mitigation against active faults located beneath urban areas have become an important research topic for seismologists and…     

山西太谷断裂带全新世活动及其与1303年洪洞8级地震的关系

最新调查结果表明，太谷断裂断错山前冲沟Ⅰ级阶地以及在黄土台地前缘形成断坎，在地表及探槽中多处见到断裂断错全新世地层，断裂的最新活动是1303年洪洞8级地震，活动方式为右旋走滑兼正倾滑活动. 在该次地震中，太谷断裂与灵石隆起上的绵山西侧断裂、临汾盆地东边界的霍山山前断裂一起活动，形成长约160 km的地表破裂带. 除此之外，该断裂曾在全新世中期及距今7 700年以后有过活动. 由此得到，在山西断陷系，两个断陷盆地边界断裂的贯通活动发生8级特大大震.      

断层附近地面地震动空间分布

运用震源位错模型, 分析矩形垂直断层及倾斜断层走向滑动和倾向滑动的近场地震动场，以地表地震动的傅立叶振幅谱比为参量考察断层附近地震动空间分布的特点. 结果表明, 断层附近的地震动强度主要受近旁子断层的控制，高强度的地震动分布在紧靠断层两侧有限的带状区域内，长周期分量受断层破裂传播方向性的影响. 走向滑动的方向性影响主要表现在垂直于断层走向的分量，倾向滑动则表现在平行于断层走向的分量，且深震在地面上引起的地震动强度分布比浅震要平缓，影响范围宽. 倾斜断层产生的地震动有明显的上盘效应，空间分布不对称，与观测结果相符. 最后给出了断层附近近场地震动强度分布拟合函数的表达式，并与美国的1997统一建筑规范规定的近场因子作了比较.      

相交早第四纪断裂近断层地震动场预测——以枣庄市新城区为例

近断层地震动场的预测不仅可以为抗震结构设计提供更加丰富的地震动输入,也可以作为土地合理规划的参考依据。在一些地震活动相对较弱的地区,地震往往发生在两个早第四纪断裂相交的位置处。因此对于这种相交早第四纪断裂区的近断层地震动场预测具有实际的意义。本文以枣庄市新城区为例,预测了在设定地震发生时,相交早第四纪断裂近断层地震动场的分布情况。先分别计算了近断层区低频和高频的地震动,然后将低频和高频成分合成宽频带的地震动场。在计算低频地震动场时,建立了枣庄市新城区地下三维传播介质模型和震源模型。计算的过程是模拟震源发生破裂产生地震波后,地震波在地下介质中的传播过程。使用了三维显式有限元、快速拉格朗日有限元法等数值计算方法以及并行计算技术来提高计算的速度。由于地震动的频率成分是连续的,因此对于高频地震动使用了随机震动理论来进行合成。本文研究的预测结果具备断层附近地震动的一些最基本的特征,符合当前对断层附近地震动的基本认识。     

Spatial distribution of near-fault ground motion

Introduction In order to explain severe damage of structures and ground surface near earthquake fault, many theoretical and numerical methods have been developed to study strong ground motion near the fault (Somerville, 1998) via the kinematic and dynamic source models. Moreover, a great number of valuable strong ground motion records, especially near the fault, have been acquired in recent years. These valuable records provide useful data for improving simulation approaches. Based on those r…