近场地震动格林函数的解析法与数值法对比研究

分析了在均匀弹性介质中，分别用解析方法和三维波动有限元数值方法计算无限全空间近场地震动的格林函数的理论与方法。将震源处理分为：(1)计算单一位错点源单位脉冲引起的格林函数；(2)用有限断层模型将断面划分为若干子源并有时间延迟，叠加所有子源的格林函数。本以1994年美国北岭地震为例，用解析法和数值方法分别计算了LV3、PCD、MCN三个场地的格林函数，并进行了对比分析。     

关于有限断层计算模型的研究——考虑位错时、空不均匀分布的滑动时间函数

断层面上某一点的滑动时间函数需要用三个参数来表达:断层的平均位错量、上升时间和破裂传播的时间延迟。本文基于有限断层模型,根据断层面上每个子源的位错量时、空不均匀分布特征,采用Brune模型系统确定了相应滑动时间函数的三个参数,构建了位错量呈时、空不均匀分布的有限断层滑动模型。该方法可以表现破裂面上断层位错量在时间和空间上分布的不均匀特征,既能够表现震源的复杂性同时又能够简化震源模型的构建过程,为考虑断层附近的强地震动数值模拟计算提供了有效的途径。     

隐伏活断层未来地表破裂带宽度与位错量初步研究

采用Okada(1992 )有关地震断层地表位移的计算方法和程序 ,依据《建筑抗震设计规范》(GB 5 0 0 11- 2 0 0 1) ,推导了隐伏活断层突然错动产生地表破裂带的临界值 ,即在相隔 5m的水平上 ,位移差超过 0 1m。初步讨论了隐伏活断层地表破裂带随埋深、倾角、断裂力学性质和断面位错量的变化特点。结果表明 :对于隐伏正断层 ,地表破裂带宽度随覆盖层埋深的增加表现出非线性特点 ,具有从小到大 ,再变小的特点 ;地表破裂带位错量峰值随埋深线性递减。在其他参数不变的情况下 ,隐伏正断层倾角越小 ,地表破裂带越偏向下盘 ,并且 ,地表破裂带的宽度也变小。与隐伏正断层相比 ,隐伏走滑断层地表位移差随埋深衰减更快。随着隐伏活断层断面上位错量的增加 ,地表破裂带宽度会显著变宽 ,位错量也随之增大。这些认识和计算结果为城市规划、各种生命线工程和建 (构 )筑物的跨断层设防 ,提供了可以参考的依据     

计算断层自发破裂过程的离散网格划分研究

离散化网格的空间步长选取在各种数值算法中都是一个很受关注的问题,在全空间均匀介质模型和简单离散化方案下,利用边界积分方程方法研究在自发破裂求解过程中动力学参数组合Dc和Te (Dc为临界滑动弱化位移,Te为有效的断层破裂面上的初始应力)对计算网格划分的影响,初步得到了Dc和Te参数空间中的有效计算网格的选取规律,对合理、有效地运用边界积分方程方法计算地震震源的破裂过程具有重要的指导意义.      

断层地表同震位错的平均位移估计方法

根据管道性能设计的理念,现行管道抗震设计规范规定现行输油气管道重要区段和一般区段的设防断层位移分别为预测的最大位移值和平均位移值,目前的断层位移估计方法一般给出的只是断层未来一百年的最大位移值,而不能给出平均位移值。针对此问题,本文综合国内外发震断层在地表的同震位错分布调查结果,总结分析了断层同震位错沿断层地表破裂走向的分布形态特点,并通过对实际震例中不同计算方法得到的平均位移进行对比分析,得到了断层的平均同震位错量与断层最大同震位错量的比值关系。基于国内外地震断层位移的大量数据,考虑一定的安全系数,本文建议采用预测断层最大位移值的2/3作为一般区段输油气管道的设防断层位移。      

1976年云南龙陵6.2级余震强震记录的理论模拟

1976年6月9日云南省龙陵地区发生了一次6.2级余震。本文对这次地震的强震记录进行了数值模拟,并通过合成地震图与观测资料的对比,研究了这次地震的断层长度、破裂方式以及位错分布的特点。分析结果得到这次地震是由北向南的右旋走滑型破裂,断层长度约为20km,破裂速度接近0.9倍剪切波速,断层上的平均错距为60cm,平均应力降约为23bar。近场记录中的丰富高频成分表明断层上的位错分布和上升时间分布是极不均匀的,相应的局部错距和局部应力降分别为189cm和200-300bar,远高于其平均值。通过模拟过程可以看出近场记录对于震源断层的长度和破裂方式等都有较强的约束作用,因此分析强震记录是研究震源过程的一种有效手段。     

基于线弹性位错模型反演1997年西藏玛尼Mw7.5级地震的干涉雷达同震形变场——Ⅱ滑动分布反演

1997年11月8日西藏M_w7.5级玛尼地震是干涉雷达技术应用于地震观测以来的一次重要事件.在第一部分中，我们应用广泛使用的Okada线弹性位错模型，假设断层的各个分段滑动量均匀，反演得到断层各个分段的几何参数和均匀滑动量.本部分的反演进一步去除滑动均匀假设，并利用更能反映断层真实状态的角形元位错模型（线弹性），在第一部分反演得到断层几何的基础上，反演断层面的静态位错分布.反演结果表明，线弹性滑动分布模型能够更好地解释观测数据，进一步提高反演的数据拟合程度.最终得到了断层面上的走滑和倾滑位错分布.首次得到的断层面滑动分布显示断层面滑动在浅部（0～12 km）比较集中，地震破裂长度约170 km，最大左旋走滑位移达4.8 m；反演结果还表明局部段落存在较大倾滑位移，量值达到1.9 m，这在断层模型中是不能忽略的，它可能是断层两侧形变不对称的原因之一；反演得到的标量地震矩为2.18×10²⁰ N·m，相当于矩震级M_w7.5，与Velasco等利用地震波形反演得到的结果一致.     

地震断层面上的不均匀体研究进展概述

本文概述了地震断层面上的不均匀体(障碍体和凹凸面)的定义及其作用,并介绍了自1976年以来肖尔茨(C.H.Scholz)、达斯(S.Das)、安艺敬一和金森博雄等许多学者对此项研究所作出的贡献。不均匀体可以解释一些地震现象,诸如断层面上不均匀体体积的相对大小和相对强弱等,可以决定断层上破裂是否长大或被阻止;该模式还可解释强震加速度图和地震图上的高频成分;位错源模式的物理基础;断层痕迹不连续的原因。它们也可用于讨论地震序列分类的成因,解释主震或余震序列的发生等等。另外,对障碍体进行定量分析,通过计算可得到障碍体发生破坏的破裂能。并指出,一个真实的地震断层可能是障碍体和凹凸面的混合体,两者均由高强度介质部分构成,具有不同的运动机制,并互为补充。     

利用地表变形直接推算地震断层破裂深度

地震断层几何形态的确定是研究断层震源破裂过程和地面运动的先决条件.其中断层的破裂深度和倾角是两个未知的关键参数.半无限空间的地震弹性位错理论公式表明,除纯走滑断层以外,对于断层破裂至地表的地震产生的地表变形,其上盘水平应变的零值点与破裂深度之间存在简单的对应关系,可由地表的零应变点直接推算断层深度.本文通过数值计算方法探讨了盲断层与非均匀介质情形下,利用地表零应变点推算断层破裂深度的可行性.结果显示,介质和应力场的非均匀性一定程度上影响了对应关系;对于盲断层,当埋深在~1 km以内时,对应关系近似成立.此外,根据地表水平变形还可估算断层倾角的范围.最后探讨了如何根据大地震后的孔径雷达干涉方法记录推算断层破裂深度的方法,并将此方法应用于2008年汶川大地震,获得了这次地震的断层破裂深度.这种利用地表变形观测确定断层几何参数的方法简便易行,没有余震的影响,可以为反演提供有价值的约束.     

断层走滑不均匀性对地面变形的影响

根据塞积群理论导出了走滑断层两端点固定时位移场随位置的不均匀分布解析表示关系,分析和讨论了断层上不同位置的位移场分布特征, 采用新导出的断层滑动不均匀分布公式对地面的水平位移场和垂直位移场进行了数值模拟计算,并与传统的Okada 位错模型在理论和计算结果上进行了对比分析.理论和计算结果分析表明：断层滑动不均匀分布公式是Okada位错模型在一定条件下理论上的扩展,而Okada位错模型是走滑不均匀公式的零阶近似;断层滑动不均匀分布公式与Okada 位错模型计算的地面位移场在走滑方向、垂直于断层走向和垂直于地面方向的近场变形差异最大在50%至65%之间,而最小差异在1%以内.