2022年日本福岛7.4级地震震害分析与对比

2022年3月16日在日本福岛县东部海域发生7.4级地震,本文基于近实时震害评估系统RED-ACT对此次地震进行了快速评估,包括强震动记录分析、区域地震破坏力震害评估结果和典型桥梁破坏,并结合实际震害对比了该系统评估结果以及其他主要震害快速评估系统的分析结果,结果表明：(1)此次地震造成的地面运动强度较大,多数台站记录PGA较2021年福岛7.3级地震更强,反应谱在0.5～1.3s区间呈现远高于2021年福岛地震的趋势。(2)RED-ACT的震害评估结果相较于日本NIED-CRS系统和美国USGS-PAGER系统与实际震害更为接近,在强震动记录较为密集的地区,开展基于强震动时程和建筑非线性分析的震害评估能够得到更为准确的震害评估结果。(3)此次地震对白石市附近桥梁造成了一定的破坏,桥梁破坏附近处的强震动会对典型桥梁结构造成一定程度的破坏。     

海域俯冲带高频地震动模拟?以2021年2月13日日本福岛MS7.1地震为例

2021年2月13日,日本福岛近海发生M_S7.1地震,震中距海岸线约70 km,震源深度接近60 km,造成了较大范围的震害影响。考虑地震应急及地震动强度特征预测的应用前景等,利用经验格林函数法快速估计了本次地震的高频地震动（1.0～20.0 Hz）空间分布特征及加速度时程,并结合实际地形、场地覆盖层等信息对部分台站地震动模拟结果进行修正,最终获得较可靠的地震动预测结果。研究结果表明,在具备合适小震记录时（余震及前震）,可较准确地再现大震的高频地震动主要特征,模拟结果与真实记录拟合较好;地震动模拟过程中需考虑盆地等特殊地形及覆盖土层对地震动的放大作用影响,这也是未来利用经验格林函数法合成大震时需重点考虑的因素。     

2021年日本福岛地震中桥梁的震害及原因

时隔10年,福岛宫城县海域再次发生大地震。虽然该次地震最大烈度到达6强,但是地震之后实际震害信息较少。作者实地考察了相马跨线桥、相马东大桥和白石藏王新干线桥三处桥梁在该次地震中的震害,并简要分析了其原因。另外比较KiK-net山元（MYGH10）的地表和地下强震仪的波形和频谱成分,指出这一记录PGA较大的原因。通过比较10年前东日本大地震和该次地震中K-NET郡山（FKS018）的记录,讨论了该次地震震害普遍比预期要低的原因。最后,使用多阻尼反应谱分析了该次地震对结构破坏力较小的原因。     

2021年2月13日日本福岛县地震中脉冲型地震动对结构动态响应的影响

2021年2月13日,日本福岛县近海发生M7.3级强地震及多次余震。根据台站地震动数据,从地震地面运动特征,框架结构震害特征以及有无速度脉冲地震动下框架结构的动力响应等方面对此次地震震害进行了初步探究。结果表明:此次福岛近海地震有比较明显的速度脉冲特征,地震动的加速度反应谱卓越周期较低,速度频谱却以低频成分为主。在速度脉冲型地震作用下,结构层间位移角和楼层剪力远大于非速度脉冲地震动,是此次地震中非结构构件发生破坏的主要原因。     

日本福岛县两次复发地震强震动特征对比研究

本文以2021年2月13日和2022年3月16日日本福岛近海区域发生的M_w7.0和M_w7.3地震强震动数据为基础,从地震动的幅值、频谱、持时以及衰减关系等方面对比分析了强震动特征,解释了复发性地震的相似性,研究表明:当周期大于0.8s时,两个台站记录的加速度反应谱低于设计谱数值,对于长周期结构影响较小;随着场地和断层距的变化,同一台站在两次地震中加速度反应谱峰值对应的周期并没有发生明显的变化,在长周期部分,断层距较近的台站随着周期的增加反应谱下降的更快;两次地震中相应的PGA和PGV幅值呈对数线性关系;在等效卓越频率方面,2.0～4.0Hz范围内的离散点相对较少,解释了结构破坏较轻的现象;两次地震持时的回归曲线趋势相同,衰减相对较慢。     

基于泸定6.8级地震某二层混凝土框架结构损伤分析

2022年9月5日四川甘孜州泸定县发生6.8级地震,相关台站记录到水平向地震动峰值加速度达到891cm/s²,竖直向地震动峰值加速度为175cm/s²,地震造成严重人员伤亡和建筑物倒塌。为进一步了解本次地震对建筑物破坏作用,采用大型通用有限元软件SAUSG2022,对震中某二层钢筋混凝土框架结构进行弹塑性动力时程分析。结果表明,在泸定地震动作用下,该建筑物损伤严重,有倒塌风险,损伤部位与损伤程度与现场情况基本相符。而采用隔震技术后,分析结果表明在泸定地震动作用下建筑物损伤轻微。     

2013年4月20日四川芦山地震强地面运动三要素特征分析

2013年4月20日四川省芦山县境内发生M_S7.0级地震,地震造成196人死亡,21人失踪,11470人受伤,震中最大烈度IX.地震发生后,中国数字强震动观测网络和成都市地震烈度速报网络分别获得了114组和63组3分量强震动记录.记录得出在近场加速度幅值较高,与汶川地震峰值相当,然而震害却不严重.本文介绍了这些记录的基本情况,分析了其地震动三要素（幅值、持时、频谱）特征以及对建筑物结构的潜在影响.分析结果表明：芦山地震PGA（地震动峰值加速度）与我国常用的霍俊荣地震动预测方程较一致,高于即将颁布的第五代区划图中使用的预测方程;PGV（地震动峰值速度）与第五代区划图中使用的预测方程基本一致;Significant持时和Bracketed持时高于全球经验预测方程,且Bracketed持时衰减显著慢于全球平均水平;典型11个幅值较大记录的5%阻尼比加速度反应谱峰值周期都在0.1~0.2 s范围内,且谱值远高于规范设计谱,但在周期0.3 s之后迅速下降至设计谱以下;芦山地震地震动PGV值较小以及对应我国中小城市和城镇主要建筑物的结构自振周期范围（0.3~1 s）内加速度反应谱远低于规范设计谱,可用于解释其震害相对较轻的原因.     

芦山7.0级地震强震动记录及其震害相关性

2013年4月20日芦山地震中的强震动记录是我国自2008年汶川地震后再一次比较全面地获得的高质量的数字强震动记录。国家数字强震动台网共获得3分量自由场记录114组,成都地震烈度速报台网获得63组。文章对强震动记录进行了常规处理,统计了强震动记录随断层距的数量分布情况,绘制了空间地震动加速度等值线图。结合芦山地震震源机制解和破裂过程研究成果,选取典型记录,分析加速度、速度时程的波形、振幅等特征,识别了此次地震滑冲现象,估算了竖向最大永久位移。通过利用观测数据与国外的地震动预测公式对比,分析了不同周期反应谱地震动幅值及加速度反应谱衰减规律,阐明了此次地震的地震动在近场高频成分较卓越的特点。震后现场考察了3个典型强震动台站附近建筑物震害,分析了地震动与工程震害的相关性,地震烈度的评定反映了地震破坏的程度。     

地震动衰减模型在玛多Mw7.3级地震影响场快速评估中的应用

2021年5月22日青海省玛多县发生M_w7.3级地震。震后,根据初步估计的断层走向和破裂长度,基于YU15地震动衰减模型和三种NGA-West2（Next Generation Attenuation-West2）地震动衰减模型快速产出地震区震动图及理论烈度图。在获得强震记录和地表破裂长度信息后,对预测结果进行修正。通过比较理论烈度与调查烈度,并结合震动图分布形态以及衰减模型在2016年新疆呼图壁M_w6.0地震中的应用情况对四种地震动衰减模型的适用性进行了分析。结果表明:在台网稀疏地区,基于地震动衰减模型可在震后快速获得地震动分布,并产出具有应用价值的地震影响场;NGA-West2模型在断层破裂较长的大震中表现优于YU15模型,而在中强地震中后者适用性更强;近实时强震动记录可用来检验模型的适用性并对预测结果进行修正;断层破裂尺度、震源机制和破裂过程等信息的准确估计可有效提高地震影响场预测精度。     

宽频带地震仪的地方强震观测：对1989年11月1日陆近海地震初始破裂…

１９８９年１０月到１１月三陆近海（日本岩手县近海）震群状的活动期间，１１月１月发生一次较大地震（Ｍ７．１，日本气象厅）。Ｓｔｒｅｃｋｅｉｓｅｎ宽频带地震仪于１９８９年９月安装在筑波地震观象台，成功地记录到包括１１月１日地震在内这一活动的完整序列。由于该地震仪的宽频特征以及大动态范围２４位Ａ／Ｄ转换器，所记录的地震图显示出各种有意义的特征，这无论对震源还是对构造都会提供有用的推断，甚至仅仅可以得到一     

基于有限断层动力学模型的逆断层—三维层状沉积盆地地震动模拟

近断层效应使得沉积盆地对地震动放大效应更为复杂。本文针对逆断层发震下三维层状沉积盆地地震反应,基于波动谱元法,采用有限断层动力学模型,模拟断层动力破裂、地壳层地震波传播和层状沉积盆地对地震波散射全过程。在此基础上,对比分析了层状和均质沉积盆地对近断层地震动放大效应的影响,讨论了不同断层倾角下层状沉积盆地地震动加速度特性。结果表明：层状沉积盆地PGA空间分布与均质沉积盆地存在较大差异,由于近断层效应和盆地效应,层状沉积盆地地表局部范围竖向PGA大于水平向PGA;90°断层倾角下层状沉积盆地地表地震动放大范围与60°断层倾角结果明显不同,主要集中在盆地中心区域和断层附近,且幅值远小于60°断层倾角下结果;沿断层走向,盆地内地表地震动加速度峰值对应时刻较盆地外延后。     

Ground motion estimation at the farthest liquefaction site during the 2011 off the pacific coast of Tohoku earthquake

Serious damage due to soil liquefaction occurred in a wide area of the Tohoku and the Kanto regions in Japan during 2011 off the Pacific coast of Tohoku Earthquake (M_W 9.0). The farthest liquefied site from the epicenter of the 2011 main shock is Ikenouchi, Minamiboso City, whose epicentral distance is approximately 440 km. Evaluation of strong ground motions at Ikenouchi is very important to understand why liquefaction was observed in such a far site. For this purpose, in-situ geotechnical investigations including aftershock observation were carried out at Ikenouchi. Then, the ground motions at Ikenouchi during the 2011 main shock was estimated based on the site-effect substitution method considering the microtremor H/V spectral ratios and the aftershock observation results. Finally, 3-D effective stress analyses were carried out using a FEM code ‘FLIP’ to understand how site-specific characteristics of strong ground motions affected the behavior of the ground including liquefaction. A striking feature of the estimated waveforms at the target site is that the waveforms include a much larger number of cycles compared to the records at permanent observation stations around the target site. Such a site-specific feature of strong ground motions was one of the main causes of the occurrence of liquefaction 440 km away from the epicenter. The result suggests the importance of taking into account not only soil properties but also site-specific characteristics of strong ground motions for a rational assessment of liquefaction for future large earthquakes.     

Variation of earthquake ground motions within a very small distance

At present, dense strong motion observation networks have been established in Japan. One of the important findings based on these networks is that strong ground motions are quite site-dependent. Characteristics of observed ground motions at nearby stations can exhibit a significant variation, even when the stations are within several hundreds of meters. These observations raise one important question; if characteristics of strong ground motions exhibit large variations even for smaller regions, we should be concerned about the application of observed or predicted ground motions for the assessment of structures. In particular, if ground-motion parameters such as PGA, PGV, Spectral Intensity, etc., exhibit large variations for smaller regions, their use for the seismic design and practice will be subject to restriction. In other words, the evaluation of variation of these parameters is an important issue. From such a point of view, the authors investigated the variation of observed ground motions within a very small distance in this study. First of all, fifteen couples of adjacent strong motion stations in Japan, where the distance is within 100 m, were listed up based on our field reconnaissance. Then, microtremor measurements were carried out at each of the station pairs. Next, variation of recorded earthquake ground motions for the station pairs was examined based on various ground motion parameters and response spectra. Moreover, we investigated the key factor which is affecting the variation of observed ground motions.     

云南漾濞6.4级地震公共建筑的震害特征

2021年5月21日云南漾濞发生6.4级地震,成为继2014年6.5级鲁甸地震和6.6级景谷地震之后云南省内时隔7年的又一次震级大于6级的破坏性地震。漾濞地震虽然与鲁甸地震在震级、震源深度和震源机制等方面均较相似,但漾濞地震震中附近的地面运动强度远不及鲁甸地震,且漾濞县的抗震设防烈度远高于鲁甸;相应地,漾濞地震对抗震设防建筑造成的破坏也远轻于后者。本文首先通过比较这三次地震震中附近的强震记录的反应谱,并结合公共建筑的震后应急评估结果,说明漾濞地震和鲁甸地震中公共建筑破坏程度的显著差异。进而以位于漾濞县城的两栋钢筋混凝土公共建筑为例,介绍此次地震中砌体填充墙和吊顶等典型非结构构件的震害。     

Building damage concentrated in Longtoushan town during the 2014 Ms. 6.5 Ludian earthquake,Yunnan, China: examination of cause and implications based on ground motion and vulnerability analyses

Though the 2014 Ludian Earthquake had only a moderate magnitude (Ms 6.5), high-level ground motions of almost 1g occurred at Longtoushan Town (seismic station 53LLT), which located near the intersection of a conjugate-shaped seismogenic fault. The building damages on the pluvial fan and the river terrace at Longtoushan was clearly different. In order to examine the generation of the large acceleration at 53LLT, the focal mechanisms and the rupture processes of the conjugate-shaped seismogenic fault were determined. We found that there were two continuous impulsive waves in the records of 53LLT that were generated from two different faults, the Baogunao fault and the Xiaohe fault, respectively. Site effects on the pluvial fan and the river terrace at Longtoushan Town and their relations to different building damages were examined. We found that the predominant period at the pluvial fan was about 0.25 s, close to the fundamental natural period of multi-story confined masonry buildings. Ground motions on the pluvial fan and the river terrace were simulated through convolving synthesized bedrock motions with the transfer functions, which were analyzed using the one-dimensional underground velocity structures identified from H/V spectral ratios of ambient noise. Building collapse ratios (CRs) are estimated based on the vulnerability function of the 2008 Wenchuan Earthquake and are compared with the observed values. We found that the observed building CRs on the pluvial fan are much higher than the estimated values. High-level ground shaking that is far beyond the design level was a reason for serious building damage.     

海域地震动研究现状分析

海域地震动是海洋工程建设必须考虑的因素,近年来学者们对海域地震动做了大量研究,这些研究涵盖海域地震动的各方面。为总结对海域地震动特性的研究成果并分析存在的问题,分类阐述了不同学者对海域地震的研究结果。根据采用的研究方法可分为解析方法、数值模拟方法和统计方法。在此基础上,归纳了不同研究方法得出的海域地震动场地影响与传播规律的结论:解析方法与数值方法得出的结论侧重于分析海域地震动受海水、淤泥沉积层与地形等场地条件的影响;统计方法得出的结论集中在海域地震动与陆地地震动在地震动特性与传播规律方面的差异,这些结论可以为采用相同方法的研究提供参考。最后,对当前研究中存在的问题进行探讨,由于数据相对匮乏,导致缺少对海域地震动与陆域地震动差异的定量分析,也缺少对海域地震动不确定性的分析。     

2021年日本福岛县冲地震的震源破裂过程分析基于采用经验格林函数方法的波形反演

利用中小震作为经验格林函数,选取0.2~2.0 Hz频段的强震数据进行波形反演,获得了2021年福岛县冲地震的破裂过程。结果表明:该地震的破裂主要集中在断层面距离震源约25 km的区域内,沿震源向东北延伸约5 km,向西南延伸约20 km;在该区域内,识别出两个滑动量集中的区域,均分布在距离震源约15 km西南侧,主要滑动量集中区域最大滑动量约3.2 m,深度基本与震源一致;次要滑动量集中区域略比主要滑动量集中区域浅约18 km。该震源模型对应矩震级M_w7.3,破裂速度为2.4 km/s。通过选择不同的中小震组合进行波形反演,结果对该震源模型特性无显著影响,揭示了该震源模型的稳健性;基于该震源模型合成反演分析中未使用的强震观测台站强震动,获得的合成波形与观测波形有很好的相关性,充分证明了该震源模型时空特征的可靠性。