基于Newmark模型的概率地震滑坡危险性分析方法研究——以甘肃天水地区为例

本文以天水地区为研究区,结合地震潜在震源区模型和Newmark位移预测方程,采用概率地震危险性分析方法,计算了该地区50年超越概率10%水平下的Newmark位移。同时,根据天水地区50年超越概率10%下的阿里亚斯烈度,并结合Newmark位移与阿里亚斯烈度的关系式,计算了天水地区在遭受50年超越概率10%下的阿里亚斯烈度影响时,潜在滑坡体产生的Newmark位移分布。通过比较上述两种方法得到的天水地区不同Newmark位移的分布特征,本文认为二者虽然存在较大差异,但其空间分布特征均能反映天水地区每个场点处的相对滑坡危险性。对滑坡危险性水平进行分区的结果显示,天水地区60%以上的区域具有高地震滑坡危险性,50%以上的区域具有甚高地震滑坡危险性。本文的研究结果可以作为天水地区地震危险性及风险评估的参考资料,也可以作为天水地区城市规划、土地使用规划、地震应急准备以及其它公共政策制定的参考资料。     

基于Newmark模型的概率地震滑坡危险性分析方法研究

本文以天水地区为研究区,结合地震潜在震源区模型和Newmark位移预测方程,采用概率地震危险性分析方法,计算了该地区50年超越概率10%水平下的Newmark位移。同时,根据天水地区50年超越概率10%下的阿里亚斯烈度,并结合Newmark位移与阿里亚斯烈度的关系式,计算了天水地区在遭受50年超越概率10%下的阿里亚斯烈度影响时,潜在滑坡体产生的Newmark位移分布。通过比较上述两种方法得到的天水地区不同Newmark位移的分布特征,本文认为二者虽然存在较大差异,但其空间分布特征均能反映天水地区每个场点处的相对滑坡危险性。对滑坡危险性水平进行分区的结果显示,天水地区60%以上的区域具有高地震滑坡危险性,50%以上的区域具有甚高地震滑坡危险性。本文的研究结果可以作为天水地区地震危险性及风险评估的参考资料,也可以作为天水地区城市规划、土地使用规划、地震应急准备以及其它公共政策制定的参考资料。      

地震动参数之阿里亚斯烈度和累积绝对速度的特征及其在概率地震危险性分析中的应用

地震动参数是表征地震动特性(振幅、频率和持时)的重要度量参数。目前使用最多的地震动参数主要有峰值加速度和谱加速度等,然而,任何单一地震动参数都不能全面有效地反映所有的地震动破坏特征(如峰值加速度仅反映振幅)。为了更加全面地描述地震动特征及其潜在的破坏作用,满足工程应用的需求,科学家们一直在寻找能够表征地震动多种属性和特定地震破坏的地震动参数。经研究发现,阿里亚斯烈度Ia(Arias Intensity)、累积绝对速度CAV(Cumulative Absolute Velocity)及Newmark位移在地震诱发滑坡预测、沙土液化评估、地震灾害损失估计以及地震危险性分析等方面优于峰值加速度,因此,开展Ia、CAV和Newmark位移的特征研究及与其相关的地震危险性分析方法研究对于拓展我们对地震动特性的认识和提高地震灾害预测水平具有重要的科学意义和应用价值。本文我们根据汶川地震的177个台站的528条可用记录的强震数据,在对地震记录进行基线校正后计算了地震动参数Ia、CAV及Newmark位移,并研究了这些地震动参数的相关特征,最后我们还开展了基于Ia、CAV及Newmark位移的概率地震危险性分析方法研究。我们研究了汶川地震la的空间分布特征、衰减特征、近断层特征以及la与其他地震动参数的相关性。在空间分布特征研究中,我们比较了竖向和水平向la值的差异,统计了二者的比值分布及随距离的变化特征;对于垂直断层走向和平行断层走向的la值也做了同样的工作。在衰减特征方面,我们主要研究了3种场地类型下的la衰减特征及其与现有la预测模型的比较,指出了他们之间的差异并分析了导致差异的原因。在近断层特征方面,主要研究了上盘效应和方向性效应对1a的影响。最后我们研究了la与PGA和Housner烈度的相关性,建立了la与PGA和Housner烈度之间的经验关系式,并分析了场地条件对地震动参数之间相关性的影响。我们对CAV也同样研究了其空间分布特征、衰减特征、近断层特征以及CAV与其他地震动参数的相关性。特别地,我们还研究了标准CAV的衰减特征和其与PGA的相关性,分析了场地条件对它们的影响。另外,我们简要分析了汶川地震Newmark位移的衰减特征及其与PGA和la的相关性。本文中我们还开展了基于Ia、CAV的概率地震危险性分析方法研究,开展了基于Newmark位移的概率地震滑坡危险性分析方法研究,梳理了相关的理论、方法,建立了相关的技术框架,编制了计算程序并在典型地区进行了试算。本文的研究对我们认识汶川地震乃至我国西部地震地质构造环境下地震的Ia、CAV及Newmark位移的相关特征具有重要的科学意义。建立的相关概率地震危险性分析方法的技术框架对于提高我国的概率地震危险性分析水平和地震灾害预测水平具有重要的应用价值。     

基于阿里亚斯烈度估值的概率性地震危险性分析——以四川丹棱县及其周缘为例

以编制《中国地震动参数区划图》时所构建的地震潜在震源区模型和地震活动性模型为基本输入,在四川省丹棱县及其周缘地区开展基于阿里亚斯烈度的概率地震危险性分析,计算50年超越概率10%的阿里亚斯烈度(Arias Intensity,Ia)。结果表明:丹棱县及其周缘绝大部分地区的Ia值都在0.11m/s以上,部分地区在0.32m/s甚至0.54m/s以上,具有较高的地震诱发滑坡风险,应当加强人员密集区的地震诱发滑坡危险性评估。根据不同Ia预测方程计算得到的Ia分布有较大差异,因此在计算Ia时应考虑多个Ia预测方程,对最终结果进行加权平均,以减小Ia结果的不确定性。同时还发现Ia值与1.0s的谱加速度具有很好的相关性,这也印证了Ia和1.0s谱加速度与砂土液化的相关性。     

潜在地震滑坡危险区区划方法

不同地区地震活动的强度和频率是不同的.基于地震危险性分析的地震滑坡危险研究在综合了地震烈度、位置、复发时间等因素的基础上,考虑了地震动峰值加速度时空分布的特点,可以有效地应用于潜在地震滑坡危险区区划.以汶川地震灾区为研究对象,根据研究区的地质构造、地震活动特点等划分出灾区的潜在震源区,对该区进行地震危险性分析,并在此基础上采用综合指标法做出基于地震危险性分析的地震滑坡危险性区划.所得地震滑坡危险性区划按照滑坡危险程度分为高危险、较高危险、较低危险和低危险四级,表示未来一段时间内研究区在遭受一定超越概率水平的地震动作用下,不同地区地震滑坡发生的可能程度. 本文给出的地震滑坡危险性区划结果中,汶川地震滑坡崩塌较发育的汶川、北川、茂县等部分区域均处于高危险或较高危险区域;在对具有较高DEM精度的北川擂鼓镇地区所作的地震滑坡危险性区划中,汶川地震中实际发生的地震滑坡灾害与地震滑坡危险区划结果表现出较好的一致性.对区域范围而言,基于地震危险性分析的地震滑坡区划,可为初期阶段的土地规划使用及重大工程选址提供参考.     

汶川地震诱发滑坡的地震动加速度评判标准

通过对汶川MS8.0地震强震记录资料的计算分析,给出一个与地震诱发滑坡关系比较密切的地震动加速度参数--最大临界加速度.分析表明,最大临界加速度与地震滑坡的相关性高于峰值加速度,而且可以消除峰值加速度作为判据使用时存在的问题.利用汶川地震强震资料建立了该参数在震区的衰减关系,由衰减关系得到的地震滑坡影响区域与汶川地震滑...     

Newmark方法在芦山地震诱发滑坡分布预测研究中的应用

对于地震滑坡灾害而言,进行地震滑坡危险区划是降低损失的有效手段之一.因此,地震滑坡危险性预测方法的研究成为这一领域的热点.2013年4月20日芦山地震诱发了大量的滑坡崩塌,造成了严重的人员伤亡和社会经济财产损失.文中通过对地震灾区震后航片、遥感影像等的解译,初步获得此次地震诱发滑坡的分布概况.在芦山地震灾区的地形和岩性分析的基础上,基于Newmark物理平衡模型,对该区的潜在地震滑坡危险区进行了分析预测,通过对比本研究获得的潜在滑坡区域预测结果与解译的滑坡分布情况,表明Newmark模型是一种有效的地震诱发滑坡预测分析方法.进一步探讨了不同滑坡影响范围估算方法的差异,认为震级与产生滑坡最远距离之间的关系是一种较好的估算方法.     

芦山地震强地面运动之阿里亚斯强度及Newmark位移特征研究

本文以芦山地震强地面运动记录为基础资料,研究了阿里亚斯强度和Newmark位移两个地震动参数的空间分布特征、衰减特征以及与其它地震动参数的相关性。研究结果表明:阿里亚斯强度的空间分布与地震断层空间展布和地震破裂方向具有相关性;阿里亚斯强度与峰值加速度（PGA）有较好的相关性,场地条件对二者的相关性具有显著影响,PGA相同时,场地越软,阿里亚斯强度越大;震级也是影响阿里亚斯强度与PGA相关性的重要因素,PGA相同时,震级越大,阿里亚斯强度也越大;Newmark位移与PGA和阿里亚斯强度均具有较好的相关性,与阿里亚斯强度的相关性更强,相关系数可达0.94以上。研究还表明,现有模型不能较好地描述芦山地震的阿里亚斯强度和Newmark位移衰减特征,这说明了芦山地震在持时和破裂过程上的特殊性。芦山地震的特殊性揭示了我国西部地震地质构造环境与其它地区有显著差异,因此应该研究适用于我国西部地区地震的地震动参数预测方程。本文的研究结果对我们从更多方面了解地震动特性以及我国地震灾害的预测预防具有重要的科学意义和应用价值。      

基于Newmark方法的四川芦山6.1级地震公路滑坡快速评估

2022年6月1日四川省雅安市芦山县6.1级地震发生后,基于地震震级与历次地震中震区交通状况综合考虑,对震区公路滑坡风险等级开展快速评估工作,使用Newmark模型计算得到研究区内岩土体永久累积位移并划定地震滑坡风险等级。结果显示,在芦山6.1级地震的影响下,研究区内滑坡风险等级由震中区域向四周逐渐降低,与地震动强度的衰减具有相似的规律;区内北西侧的滑坡风险等级要明显高于南东侧,该分布规律与研究区地形地貌特征相吻合;依据划定的危险性等级,在研究区圈定7个公路滑坡高风险区域,收集到的实际7处受灾路段有6处落在公路滑坡高风险区内。验证表明,基于Newmark模型与路网数据划定的公路滑坡高风险区具有较高的可信度,该地震公路滑坡快速评估方法可以为灾后应急救援力量部署及减轻地质灾害造成的损失提供一定帮助。     

潜在地震滑坡的概率危险性分析——以陕西陇县为例

采用第五代地震动参数区划图的潜在震源区划分方案并结合Newmark位移模型,基于陇县工程地质岩性特征及地形高程数据,考虑地震动地形放大效应以及Newmark模型参数的不确定性,得出陕西陇县地区的地震动发生率为50年10%水平下滑坡的失稳概率,根据所得结果将研究区的潜在地震滑坡危险程度分为四个等级：极低危险区、低危险区、中危险区、高危险区。中、高危险区主要集中于陇县地区的泥岩、粉砂岩以及黄土覆盖地且斜坡坡度大于40°的地区,其中千河及其通关河两岸部分地区的地震滑坡危险性较高。本文结果可为该地区的地震滑坡风险管理和土地规划提供参考。     

汶川地震烈度衰减异常——与郯城、海原地震的比较

在地震安全性评价以及地震区划等研究工作中,选用合适的地震动参数(加速度、速度等)衰减关系是非常重要的.由于缺少强震记录,我国目前的地震动参数衰减关系一般采用胡聿贤和张敏政(1984)提出的转换方法获得,通过利用既有烈度资料又有强震记录的地区(参考地区)的烈度衰减关系和地震动参数衰减关系,经过转换得到只有烈度资料的研究地区的地震动参数衰减关系.上述工作需要使用适合各地区的地震烈度衰减关系来体现不同地区的地震活动与震害分布的地域性特点.     

中强地震活动区地震动衰减关系的确定

地震动衰减关系是影响地震安全性评价特别是地震区划结果的重要因素.我国现行的地震动衰减关系主要是依据6级以上地震的地面运动资料得到的,并没有考虑中强地震的衰减特性.为此,文中利用现有的烈度资料和其他可供参考的研究成果来建立我国中强地震活动区的地震动衰减关系.收集了我国华中、华南、东北等地区的51次地震的烈度等震线资料,运用单随机变量加权最小二乘回归法得到中强地震活动区烈度衰减关系.然后以美国西部地区为参考地区,运用缺乏地震动参数的地震动估计方法-地震对映射法得到中强地震活动区峰值加速度和有效峰值加速度衰减关系.最后,通过与我国强地震区和中强地震区已有的烈度衰减关系和地震动衰减关系的对比,验证了得出的我国中强地震活动区烈度衰减关系和地震动衰减关系的合理性.     

基于历史地震史料记载的地震危险性分析方法

现行的地震危险性分析方法是经过潜在震源区划分、地震活动性参数和衰减关系的确定,以及基岩地震动参数的计算而作为基础资料的历史强震目录,同时也是通过历史地震记载的分析得到的。然而,在其每一个环节都存在不确定性,而现有的不确定校正很难达到满意的程度。本文设想仅仅利用历史地震的史料记载,依据最大似然法,计算场地的各不同年份不同超越概率的地震危险性。以怀来、河间、唐山、承德、宁晋、石家庄为例,并仅仅以这些场地的历史记载为依据,不考虑推测的影响烈度,计算这些场地的危险性分析结果,并与中国地震烈度区划图（1990）的结果进行比较,由此来说明本方法具有一定的可利用性。     

地形效应影响下地震动参数与斜坡稳定性的相关性研究

地形对地震动的影响比较复杂, 考虑地形放大效应的地震滑坡稳定性分析需要选择合适的地震动参数. 本文使用自贡地形影响台阵记录到的2008年汶川M_S8.0地震主震加速度记录, 分析了地震动峰值加速度、 阿里亚斯烈度以及90%能量持时随地形高度的变化, 探讨了地形效应作用下峰值加速度和阿里亚斯烈度与地震动作用下斜坡稳定性的相关性. 结果表明: ① 地形场地对峰值加速度和阿里亚斯烈度均有显著的放大效应. 地形放大效应较为复杂, 其整体上随台站高度的增加而增大, 水平向的放大效应大于竖直向. 水平向峰值加速度的放大系数为1.1—1.8, 阿里亚斯烈度的放大系数为1.2—3.3; 竖直向相应放大系数分别为1.1—1.3和1.2—1.7. ② 地形对地震动持时也有一定的放大效应, 但不同高度、 不同分量的放大效应没有显著差异, 其放大系数均约为1.3. ③ 阿里亚斯烈度和峰值加速度均能很好地表征地形对地震动的影响, 与地震动对斜坡稳定性的影响具有很强的相关性. 与峰值加速度相比, 阿里亚斯烈度综合了地震动的多方面特征, 可以更好地表征地形对地震动的影响, 与地震动作用下斜坡稳定性的相关性更强.      

成都市地震危险性分析

本文以第三代地震区划图的编图思路为基础,采用考虑地震活动时空非均匀性的地震危险性分析方法进行成都市地震危险性评价。首先根据成都市及邻区的地震地质、地球物理和地震活动特征,确定不同震级上限Mu的潜在震源区;再估计各地震带的b值、地震年发生率及地震年均发生率分配函数;然后建立适合于成都市及邻区地震动(或烈度)衰减特征的等效圆、椭圆、长椭圆和断层破裂4种衰减模型。最后,采用考虑时空非均匀的地震危险性概率分析模型,评价了成都市不同超越概率的地震烈度。     

区域边坡地震危险性评价理论研究进展

地震滑坡会对自然环境和人民生活带来极大破坏,在大区域范围内对边坡遭受地震影响的程度进行评价判断,主要采用具有预测性质的潜在地震诱发滑坡危险性评估的方法。因此,深入研究边坡地震危险性分析的基本理论并作出符合实际的危险性分布图对工程建设和灾害防治具有较大意义。梳理并阐述具有预测性质的边坡地震危险性分析所需数据资料及各类数据的研究进展,将利用永久位移法进行边坡地震危险性评价所需数据归纳为三种：(1)边坡在地震影响下破坏程度的判定依据;(2)区域地震动参数如峰值加速度、阿里亚斯强度;(3)边坡坡体基本参数如黏聚力、摩擦角、重度、滑块厚度、坡角等。边坡地震危险性评价的准确程度与这三类数据的研究程度与准确性有关。文章对三类数据分别详细阐述各自的研究现状与成果应用,最后分析理论存在的部分问题以及以后的研究方向。     

岳阳市地震危险性分析

本文分析总结了近年来我国地震工作者对岳阳市及其邻区（简称工作区）的地震地质及地震活动特征的研究。并在此基础上划定潜在震源区，估计各潜在震源区的地震活动性参数；利用工作区11次历史地震等震线资料，统计得到了工作区的烈度衰减关系，利用工作区的烈度衰减关系和美国西部烈度与地震动衰减关系转化得到了工作区的地震动衰减关系。最后计算得到了岳阳市相同概率水平的烈度、加速度、反应谱。     

大渡河流域地震发生概率研究

将城市直下型地震危险性分析中确定地震发生概率的方法,运用到大渡河梯级大坝系统所在流域的地震发生概率研究中.以编制中国地震动参数区划图(2001所确定的潜在震源区方案数据为基础,用泊松分布建立地震发生模型,震级服从截断指数分布.以潜在震源区地震空间分布函数作为地震的一级空间概率分布,以潜在震源区内地震的均匀分布为二级空间概率分布,考虑中国西部烈度衰减关系,计算了有22个串联梯级大坝系统的大渡河流域6级左右(5.5～6.5级)、7级左右(6.5-7.5级)和7.5级以上破坏性地震的发生概率.为该流域梯级大坝的选址、抗震设防及水电规划等提供一定的参考依据.     

2019年6月17日四川长宁MS 6.0地震灾害损失快速评估精准性分析

地震发生时刻、震级、极震区烈度评估、烈度衰减关系模型、人员伤亡评估模型、房屋震害矩阵等是影响地震灾害损失计算的主要因素,各因素存在不确定性,导致评估结果与实际结果存在一定差距。文中对2019年6月19日四川长宁6.0级地震灾害损失快速评估精准性进行分析,探讨极震区烈度评估、地震影响场、烈度衰减关系模型、人员伤亡评估模型、房屋震害矩阵对评估结果的影响及与真实结果存在的偏差,结果表明,提高地震影响场评估、人口、房屋建筑等数据空间分布精准性,是提高地震灾害损失快速评估系统精准性的基础和前提。     

基于降雨入渗的Newmark模型改进及地震滑坡危险性预测研究

滑坡是一种破坏性非常强的地质灾害,其中地震与降雨均为诱导滑坡发生的关键因素。从降雨期间发生地震的角度考虑,基于Green-Ampt降雨入渗模型对Newmark模型进行改进,推导两因素耦合作用下的边坡安全系数F_S。以云南省鲁甸县某一区域为例,分别开展无降雨、降雨无积水与降雨积水三种情况下的地震滑坡危险性预测及坡度与入渗深度因子对位移影响分析。通过比较上述三种情况,得到研究区域内的Newmark累积位移分布及危险性区划。结果表明：与未降雨情况相比,后两种情况下地震滑坡高危险程度区域面积占比计算区域随着降雨时间的增加从1%分别提高至9%、12%,滑坡低危险程度区域面积从51%分别降低至35%、33%;坡度值与入渗深度值越大,滑坡位移越大,危险性越高。Newmark改进模型充分考虑了降雨对地震滑坡产生的促进作用,能更好地反映出研究区每个场点相对的滑坡危险性,对滑坡危险性预测具有一定指导意义。