基于数学建模的潜在地震破裂面源检测方法研究

大多数地震破裂面源检测方法都是通过简化地震震源,将地震震源表示成线源或者点源,无法有效描述地震带地震破裂面源产状和大小,不适用地震震级较大的情况下地震危险性检测。因此提出基于数学建模的潜在地震破裂面源检测方法,在地震震级较大时仍能检测出地震危险性概率。选取适宜的地震基岩水平峰值加速度衰减关系,分析地震震级、破裂长度、破裂宽度相互关系,确定地震引起的潜在地震破裂面源大小,计算给定地震动小于在场点处产生地震动的概率,将该概率同地震动加速度衰减关系结合,得到地震动年超越概率,分析地震危险性。经过实验检测发现,所提方法检测出的年超越概率与峰值加速度、最大震级有关,该概率能精准表示地震带地震破裂面源产状和大小,说明该方法检测地震危险性是合理的。     

巴基斯坦沿海地区地震危险性分析

通过确定性和概率性方法，对发展迅速的巴基斯坦沿海地区进行了地震危险性评估．根据该地区的地震构造和地质条件，确定了5个地震区域的11个断层作为该地区的潜在震源，计算了每个潜在震源的最大可能震级．根据与之相关震源的最大可信震级，计算了7个沿海城市的峰值加速度（PGA）．瓜达尔（Gwadar）和奥尔马腊（Ormara）的峰值加速度分别为0.21和0.25 g，处于地震危险性水平较高的地区；杜尔伯德（Turbat）和卡拉奇（Karachi）位于地震危险性水平较低的地区，峰值加速度小于0.1 g．同时，分别绘制了50年和100年超越概率为10％的PGA区划图，区划图的分区间隔为0.05 g．      

Seismic Hazard and Risk Assessments for Beijing�CTianjin�CTangshan, China, Area

Seismic hazard and risk in the Beijing?CTianjin?CTangshan, China, area were estimated from 500-year intensity observations. First, we digitized the intensity observations (maps) using ArcGIS with a cell size of 0.1?×?0.1°. Second, we performed a statistical analysis on the digitized intensity data, determined an average b value (0.39), and derived the intensity?Cfrequency relationship (hazard curve) for each cell. Finally, based on a Poisson model for earthquake occurrence, we calculated seismic risk in terms of a probability of I????7, 8, or 9 in 50?years. We also calculated the corresponding 10 percent probability of exceedance of these intensities in 50?years. The advantages of assessing seismic hazard and risk from intensity records are that (1) fewer assumptions (i.e., earthquake source and ground motion attenuation) are made, and (2) site-effect is included. Our study shows that the area has high seismic hazard and risk. Our study also suggests that current design peak ground acceleration or intensity for the area may not be adequate.     

基于衰减关系的城镇烈度发生概率快速估计

震后快速产出的震动烈度分布是地震应急救援非常有效的依据, 通常由烈度与地震动参数的经验关系给出. 有台站的场点, 地震动参数可以直接由台站数据给出确定性的结果; 而无台站的场点, 地震动参数只能由衰减关系给出估计值. 目前我国台站覆盖有限, 且难于实时获取, 快速生成的地震动参数主要依赖于地震动衰减关系, 再依据烈度与地震动参数的经验关系, 输出确定性的震动烈度分布. 由于衰减关系本身存在着不确定性, 将其估计值用于生成确定性的震动烈度分布是不准确的. 而且实践证明, 震动烈度与实际调查烈度存在差异. 鉴于此, 从衰减关系模型中的ε出发, 提出了场点(城镇)遭遇不同烈度的概率计算方法: 利用衰减关系的估计值与衰减关系的标准差, 构造峰值加速度(PGA)变化的对数正态分布, 然后以烈度分档对应的PGA范围, 计算震区各城镇遭遇不同烈度的概率及各城镇抗震设防烈度被超越的概率. 具体以1966年3月8日河北邢台M_S6.8地震为例, 说明了此方法的可行性, 认为以概率形式给出城镇可能遭遇的烈度在表述上更为合理, 并建议将场点(城镇)遭遇烈度的概率表达方法用于震害快速评估.      

罕遇地震下高层RC框架结构双地震动强度参数易损性分析

为研究高层RC框架结构罕遇地震下的易损性,设计了一个7度区典型11层RC框架结构。采用IDA方法进行时程分析,以地震动峰值地面加速度和结构第一自振周期对应的谱加速度为地震动强度指标,最大层间位移角为结构损伤指标,分别得到了单一地震动强度和双地震动强度参数下的IDA曲线和失效概率,绘制了双地震动强度参数下易损性曲面,并对单一地震动强度和双地震动强度参数下的易损性分析结果进行了对比。结果表明:罕遇地震下,采用双地震动强度参数结构失效概率明显低于采用单一地震动强度参数结构失效概率;对高层RC框架结构,采用双地震动强度参数进行易损性分析反映的地震动信息更全面;采用双地震动强度参数得到的结构失效概率公式更能真实量化不同强度地震作用下结构的失效概率。     

保定市设计地震动参数的研究

本文根据保定市及周围地区的地震地质环境，在地震危险性分析的基础上，采用等效线性一维波动方程进行土层的地震反应分析。给出50年超越概率63％、10％、2％基岩和地面的水平向峰值加速度、反应谱（场址基本烈度Ⅶ度）和地震影响系数最大值。该结果为抗震设计提供了可靠依据，具有应用价值。     

昆明地区的地震危险性问题

本文从昆明地区的历史地震、震害以及地震地质条件等方面,论述了昆明地区的地震危险不仅来自小江地震带,昆明地区本身也存在发生较强地震的发震条件。与1985年墨西哥地震的震害特征对比,昆明地区未来遭受地震破坏时,也极可能出现震害重复性及砂土液化问题。建议对昆明地区的地震危险及震害预测等问题进行详细研究,以作为制定城市抗震防灾规划的重要依据。     

四川九寨沟MS7.0地震的地震动分布和衰减特征初步分析

2017年8月8日在四川阿坝州九寨沟县发生了M_S 7.0地震,这是继2008年四川汶川M_S 8.0地震和四川芦山M_S 7.0地震后在此地区发生的又一强震。本研究对此次地震中的66组主震记录进行了常规校正处理,基于此分析了此次地震中典型台站——九寨百合台站的地震动特征,并通过地震动的峰值加速度、反应谱参数分析了近场效应特征。研究结果表明:九寨百合台站的三分量峰值加速度都超过了100 gal,而地震动持时相对较短,并且三分量反应谱在短周期大于Ⅷ度多遇地震设计谱,小于Ⅷ度罕遇地震设计谱;由于九寨沟地震属于典型的走滑型地震,因此地震动参数的方向性特征不明显;九寨沟地震的地震动的峰值加速度以及反应谱谱值小于同等震级的芦山地震,并且小于几个典型衰减关系的预测值。对九寨沟地震的地震动参数特征研究表明,此次地震是一次震级较大、但灾害损毁程度较低的地震。     

Realistic Modeling of Seismic Wave Ground Motion in Beijing City

— Algorithms for the calculation of synthetic seismograms in laterally heterogeneous anelastic media have been applied to model the ground motion in Beijing City. The synthetic signals are compared with the few available seismic recordings (1998, Zhangbei earthquake) and with the distribution of observed macroseismic intensity (1976, Tangshan earthquake). The synthetic three-component seismograms have been computed for the Xiji area and Beijing City. The numerical results show that the thick Tertiary and Quaternary sediments are responsible for the severe amplification of the seismic ground motion. Such a result is well correlated with the abnormally high macroseismic intensity zone in the Xiji area associated with the 1976 Tangshan earthquake as well as with the ground motion recorded in Beijing city in the wake of the 1998 Zhangbei earthquake.     

基于华北区域地震活动性分布的地震危险性评价模型

采用了分布式地震活动性模型. 该模型无需潜在震源区划分,同时简化了地震危险性概率分析方法. 根据破坏性地震目录建立了3个地震活动性模型,利用高斯光滑函数获得了华北区域内的a值分布特征,使用3种典型的衰减模型,分别计算了50年内超越概率10%, 5%和2%的地震动峰值加速度分布. 其分析结果显示了峰值加速度分布特征与我国第四代区划图大体一致,特定地震活动区（太原、 石家庄等地区）的峰值加速度略高于第四代区划图的结果,而这种峰值加速度分布特征与该地区较高的地震活动性特征是一致的. 概率危险性曲线结果表明,唐山、太原和北京等地区的潜在地震危险性比华北区域内其它城市高.      

唐山区域概率地震危险性研究

依据历史地震重演和构造类比原则对唐山地区进行潜在震源区划分,共确定出5个对研究区影响较大的潜在震源区。在确定地震活动性参数和地震动衰减关系后,将研究区网格化成60个均匀的独立场地单元,计算每个场地单元未来可能遭受相应超越概率的地震动峰值加速度;通过插值分析,将研究区原有地震区划中的基岩峰值加速度等值线间隔由0.05 g进一步细化为0.01 g;得到研究区50年超越概率为10%的基岩水平地震动峰值加速度分布图,表明唐山8.0级潜在震源区对研究区未来影响最大。     

渤海地区地震危险性特征及对工程抗震设防的启示

本文分析了渤海海域地震构造环境及地震活动特征,总结了近年来对该地区潜在震源区划分的一些新认识,分析了地震危险性区划结果.在此基础上,引入地震危险性特征参数K对研究区进行地震危险性分区,通过不同场点的地震危险性曲线证明了地震环境造成的危险性差异,并以研究区内3个概率水准的地震动峰值加速度的比值统计证明了引入地震危险性分区的必要性.研究表明:(1)不同概率水准的地震动参数之间不存在固定的比例关系,受地震环境影响,地震危险性分区和地震动参数区划图结合使用可以更准确地反应地震危险性特征;(2)对于一般工程,根据地震动参数区划图所给的50年超越概率10%的地震动参数折算所得到的小震的地震作用不具有统一的概率水准,抗震设防目标的实现没有科学保证;海洋平台抗震设计中利用强度水平地震推算得到韧性水平地震作用也不具有统一的概率水准;(3)将地震危险性分区和地震动参数区划结合使用或编制统一抗倒塌水准的区划图是一般工程抗震设防的科学做法,对于海洋平台的抗震设防,宜明确韧性水平地震作用的概率水准.     

河北廊坊地区的设定地震灾害评估

本文对1700年以来的历史地震烈度资料进行了分析,并结合地震地质资料来确定设定地震(Scenario Earthquake),然后利用模拟强地面运动确定了廊坊地区的强地面运动灾害.研究结果表明,按照目前的地震活动趋势,廊坊地区出现大于或等于地震烈度8度的周期大约是600年.也就是说,在未来50年廊坊地区出现地震烈度8度的超越概率为8％.为此,本文建议廊坊地区应该考虑0.3g峰值加速度(Ⅷ度)作为基本地震工程设计参数.     

Seismic design spectra and mapping procedures using hazard analysis based directly on oscillator response

The calculation of design spectra for building sites threatened by seismic ground motion is approached by considering the maximum responses of linearly elastic oscillators as indicators of ground motion intensity. Attenuation functions describing the distribution of response as a function of earthquake magnitude and distance are derived using 68 components of recorded ground motion as data. With a seismic hazard analysis for several hypothetical building sites, the distributions of maximum oscillator responses to earthquakes of random magnitude and location are calculated, and spectra are drawn to indicate the maximum responses associated with specified probability levels. These spectra are compared to design spectra calculated from published methods of amplifying peak ground motion parameters. The latter spectra are found to be inconsistent in terms of risk for building sites very close and very far from faults. A ground motion parameter defined to be proportional to the maximum response of a 1 Hz, 2 per cent damped linearly elastic oscillator is investigated; this parameter, in conjunction with peak ground acceleration, is found to lead to risk-consistent design spectra. Through these two parameters, a design earthquake magnitude and design hypocentral distance are defined, for a specified building site and risk level. The use of these parameters in the seismic hazard mapping of a region is illustrated.     

华北地区地震危险性分析和地面运动预测的一致性方法

利用华北地区地震活动性资料,建立了地震危险性计算的一致性模型.在此模型的基础上,得出了北京、天津、唐山和济南等7个城市未来2500年内地震的时空强度分布,并计算了2500年回复周期的地震动峰值加速度(PGA).结果表明,唐山和太原的PGA最大(>0.2g),石家庄和北京次之(≈0.17g).对华北地区2500年地震记录的正演计算结果表明,太原和唐山地区的潜在地震危险最有可能来源于震级在6.0～7.0、震中距离在12～15km的地震活动;而北京、天津和石家庄地区则可能来源于震级在5.5～6.0、震中距离在10km左右的地震活动.采用IBC(International Building Code)方法计算后的结果显示,太原、唐山等地区的PGA与2001年我国地震动峰值加速度值基本一致,与此地区的较高地震活动性特征相符.利用随机震源模型,还给出了影响此7个城市的最大地震记录的加速度、速度及位移时程曲线,这对本区工程建筑的抗震性设计以及对救援设施的选址等有重要作用.     

新疆昆仑山地区某大型水利枢纽工程场地地震危险性概率分析

利用地震危险性概率分析方法对大（Ⅰ）型一等工程－某大型水利枢纽工程所在的场址进行地震危险性分析;该拟建工程场址所在的西昆仑地震带是新疆境内地震活动强度最高、频度最大的地震带,拟建工程坝高库大,为了进行准确的地震危险性分析研究。本研究根据区域地震活动性及地震构造研究成果,确定了地震活动性参数,按照构造类比、历史地震重演原则划分了潜在震源区;在分析了区域地震活动环境和地震构造等因素后,综合评价其对场地地震危险性的影响;根据确定的地震动衰减关系及地震带、潜在震源区的地震活动性参数,应用概率方法计算得出了场地不同概率水平的水平向基岩峰值加速度。其结果做为适合该水库的工程场地地震危险性分析结论,用于指导工程选址、设计、抗震设防。     

核电厂扩建工程设计地震动参数校核研究

核电工程从预可行性研究到正式施工设计,往往有一个很长的周期。以泰山核电二期工程建设项目为例,地震动参数确定是在十多年前完成的,因此其设计地震动参数的校核工作应当在吸收这十多年来我国在活动构造识别、地震活动的不均匀性处理、地震区带划分、潜在震源区的识别和参数确定、地震动衰减等方面的最新研究成果的基础上进行。研究结果表明,新增的地震地质资料进一步补充了原工作报告对地震地质研究的结论,地震的活动特征则没有发生根本变化;工作区内破坏性地震的平均震源深度约为12km,与全国平均震源深度（约为15km）有差别。在对工作区地震地质、地震活动背景最新研究的基础上,考虑本地区有代表性的不同潜在震源区的划分方案,分别采用对应的地震动参数衰减关系进行地震危险性概率分析计算,校核后综合确定秦山核电二期扩建工程厂址的极限安全地震动SL-2为0．15g,这与1990年的结论一致。本文提出的核电扩建工程地震动参数校核工作的技术路线,可供类似的重大工程地震动参数校核参考。     

利用加速度或速度记录快速测定矩震级的一种新方法

根据峰值加速度、速度、位移对构造环境剪应力场和地震矩的依赖关系,导出了直接计算矩震级的公式．用北京怀来小台网（速度记录）、唐山强震观测台网（加速度记录）和北京地区台网（速度记录）的地震记录资料,检验了这些公式的可用性．结果表明,利用加速度或速度记录测定的矩震级与常规方法（根据位移谱高度）测定的矩震级十分接近．证明了这些公式的正确性,从而拓宽了用于测定震级的资料类型,即不仅限于位移记录,速度和加速度记录都可用于测定震级．     

陇东黄土高原地区建筑抗震设防参数研究

通过对陇东黄土高原区地质构造环境、历史地震影响与破坏特征、概率地震危险性计算等几方面的研究,对该区地震动参数特征进行了分析,研究了该区黄土场地及地形地貌对地震动参数的放大效应与分区特征.研究表明,陇东黄土高原地区的地震影响主要来自中远距离的大震,地震动持续时间长,长周期部分相对丰富,黄土场地及地形对地震动具有明显的放大效应,地震动参数具有明显的地貌分区特性.最后对比地震动参数区划图给出了陇东黄土高原地区建筑抗震设防参数的一些建议,认为在抗震设防参数取值中适当提高特征周期,对峰值加速度则按地貌分区取值.     

夏垫断裂MW≥7.5地震动的预测

针对夏垫断裂开展了M_W≥7.5地震动预测研究。首先基于全破裂模式设定震源（使其尽可能涵盖夏垫断裂的未知信息）模拟得到夏垫断裂发生M_W≥7.5地震时研究区域内的地面地震动场,进而依据分位数筛选出各场点的地震动空间分布,讨论了包含不确定震源下的加速度峰值和速度峰值的分布特征,结果显示当夏垫断裂发生M_W7.9地震时,通州城区、北京中心城区均会发生强烈的运动。之后对比讨论了仿真震源下M_W7.5地震所引起的地面运动场的空间变化,结果显示对于同等震级而言,两种震源的模拟结果可以相互印证。