汶川地震强余震统计特性及地震动衰减关系

2008年"5·12"汶川特大地震发生后,固定及流动台站获得了数量可观的余震地震动数据,为地震危险性分析和地震动衰减规律研究提供了丰富的数据。通过Gutenberg-Richter关系分析得到汶川地震余震震级-频度分布（FMD）,结合Båth定律预估得到逼近实际的最大预估余震震级,基于修正的Omori定律拟合得到余震发生率与主震后时间的关系。主余震统计特性显示M_s4.0~6.4范围内的余震记录震中距及震级分布相对均匀,可作为建立地震动衰减规律的依据。故针对土层地表及基岩地表分别进行了EW、NS和UD三个方向的统计回归分析,给出了2种地表情况下三向地震动峰值加速度的定量衰减关系表达式。     

强余震和主震地面运动分布比较研究

应用地震动衰减关系计算了1966年邢台地震以来中国大陆及近海发生的21次MSge;7地震序列的主震和强余震产生的有效峰值加速度，并对计算结果进行了比较分析， 发现76.2%地震序列的强余震产生的有效峰值加速度超过主震，其中50%多的强余震产生的有效峰值加速度在大范围内大幅度地超过主震. 本研究表明在强余震震中区附近，强余震往往会造成比主震更严重的破坏， 因此在地震危险性分析中要充分考虑强余震的影响场，才能为抗震设防提供科学、安全、可靠的依据.      

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.     

汶川强余震流动观测与典型余震记录分析

2008年5月12日汶川大地震发生后,我国大陆的固定强震动台网获得了大批的主震加速度记录,中国地震局同时迅速组织开展了余震强震动流动观测任务.通过结合汶川地震余震趋势及其空间分布特征,此次流动观测沿龙门山断裂附近布设了59台强震动仪器,观测期间发生了超过万余次的余震,并获得了3000多组3分量的强余震记录.本文选取了4次震级为6.0左右的较强余震中获取的强震动记录进行简要谱分析及衰减关系对比,旨在为进一步结合主震记录,研究近场地震动特性、地震动衰减规律等地震工程相关的科研工作提供宝贵的基础资料.最后本文针对此次流动观测部分记录出现的异常现象进行初步探讨,给出了两种解释原因.汶川地震的流动观测充分表明,在大地震发生后,及时有效地开展强震动流动观测是十分必要的.     

九寨沟MS 7.0地震强震动特征及构造影响

从余震序列分布、震源机制、断裂构造、地震烈度和发震构造,简要论述九寨沟M_S7.0地震及构造背景,在此基础上,整理此次地震198条强震动记录,分析强震动峰值加速度分布特征（衰减规律）及构造影响因素,发现峰值加速度在发震断层两侧的衰减具有明显的不对称性,其中NE向衰减缓慢,SW向衰减迅速,该现象不仅与发震断层的倾向、倾角有关,还与不同构造块体的介质差异密切相关。     

河北文安5.1级地震首都圈实时强震动台网加速度记录分析

通过分析首都圈实时强震动台网对文安5.1级地震的强震动记录及其加速度等值线图的对比,结果表明:(1)仪器记录峰值加速度衰减特性可以反映地震宏观特征;(2)仪器记录峰值加速度衰减关系可以作为基岩水平理论衰减关系峰值加速度的一种标定方法;(3)这次地震为我们今后进行强震动观测提供了重要的经验启示及改进方向.     

2008年青川Ms6．4级强余震加速度衰减影响场

利用2008年5月25日四川青川发生Ms6．4级强余震10个流动强震台获取的强震动记录资料,对甘肃省陇南地区强震动自由场、加速度衰减影响场和近场加速度频谱进行了分析。根据强震动流动台在黄土地面的实际观测数据,与相近的基岩山洞专业台站的观测值对比,黄土地面的自由场加速度较基岩台的记录放大4～5倍,而优势频率也向低端移动1倍。从地面加速度分析,6级左右中强地震的极度破坏区半径大约60km。在地震灾后恢复重建工作的抗震设计时,应该考虑地形影响因素,适当提高典型山区场地工程或民房建筑抗震设防标准（峰值加速度增大50％）。     

青川Ms6.4级地震加速度记录与衰减关系研究

四川汶川Ms8.0级地震后,甘肃省地震局在甘川交界地区布设了多个强震动流动观测站,2008年5月25日记录到了1次最大余震,震级为Ms6.4。27个强震动台站共获得了81条记录。这次强余震记录到的最近震中距为12 km,最远为485 km,其中最大加速度峰值为367.6 cm/s2,最小加速度峰值为0.8 cm/s2。相比较汶川地震的强震动记录,由于流动观测台站的布设使得本次地震的记录具有更好的线性分布,震中距也更为丰富,因而更利于研究这一地区的地震动衰减关系。利用统计方法获得了加速度峰值随震中距的衰减关系,基本服从幂函数衰减关系。这一结果对甘肃东南部地区震害研究和抗震设防具有重要的应用价值。     

基于NGA模型的芦山余震地震动衰减关系

四川省芦山县于2013年4月20日发生了7.0级地震,基于国家强震动台网中心发布的此次地震的2 106组余震强震动记录,利用基于NGA衰减关系的简化模型,使用随机效应方法拟合得到其PGA以及0.01~8 s周期下的伪加速度反应谱（阻尼比5%）的地震动衰减关系。与其他学者研究得出的四川其他地区衰减关系进行对比,本文模型能够较好地预测芦山余震强震动衰减。不论基岩场地和软土场地,本文在衰减关系在短周期均与卢大伟模型结果一致。但是在长周期情况下,本文模型在软土场地大于卢大伟结果,而在基岩场地上低于俞言祥结果。因此,在使用本文衰减关系时,要特别注意场地和周期对其的影响。     

唐山地区强震动记录的应用研究初探

本文给出了唐山地区强震动记录应用研究的两个实例,提出了建筑结构采用时程分析时选用强震动记录的原则和方法,通过对唐山地区强震动记录的分析处理,得到了其峰值加速度及加速度反应谱,确定了本地区进行弹性时程分析时选用的强震动记录;研究了局部场地条件对地震动影响的唐山响堂三维强震动观测台阵,以唐山响堂台阵2号测井(地下32m)的基岩强震动作为输入,通过2号测井的土层剖面,利用2个一维土层地震反应分析程序,分别计算得到地表的峰值加速度和加速度反应谱,并把计算结果与同次地震相应的地表强震动记录峰值加速度与加速度反应谱进行了对比分析。     

2008年5月12日汶川M_S8.0地震甘肃强震记录与初步分析

2008年5月12日四川汶川发生MS8.0地震,甘肃省甘东南地区也成为地震的受灾区."十五"期间在甘东南地区共架设了20个固定强震台站,大多数台站都记录到了这次地震,其中最大加速度峰值为184.9 cm/s2.本文展示了全省20个台站所记录的共60道强震记录信息,并初步分析了加速度的衰减规律.     

利用地震波参数变化预测后续强余震

分析了发生在新疆、甘肃、青海和宁夏地区的部分中强地震的多种地震波参数（Ｐ↑－波初动符号、初动半周期、振幅比、尾波持续时间比、尾波衰减系数α值和品质因子Ｑ值）在主震后一个月内的变化情况。结果表明，强余震发生之前，余震序列的地震波参数有较明显的变化。利用这种变化，可以预报后续强余震的发生。     

2012年唐山4.8级地震强震动记录特征及场地相关特性分析

2012年5月28日河北省唐山市古冶区与滦县交界发生4.8级地震, 国家强震动台网中心在河北、 天津和北京的94个强震动台站记录到了本次地震的加速度。 本文给出了获取记录的强震动台站分布及强震动记录结果, 统计了强震动记录数量随震中距的变化, 给出了3个较小震中距台站记录到的加速度时程; 绘制了空间地震动峰值加速度等值线图及周期0.2 s、 2.0 s加速度反应谱值的等值线, 发现峰值加速度等值线与长周期加速度反应谱等值线极值分布具有明显地域差异, 分析认为是由于厚沉积层对长周期地震动具有放大作用造成的。 通过强震动记录与适用于本区的三个衰减关系对比, 分析了此次地震的峰值加速度衰减特征, 同时研究了周期0.2 s、 2.0 s加速度反应谱值的衰减特征, 周期2.0 s反应谱值随震中距的衰减与衰减关系能较好地对应, 然而在震中距100～130 km沉积层较厚的集中地区, 表现出了实际记录较衰减关系值偏大的现象, 认为同样是由于厚沉积层对地震动加速度反应谱长周期的放大作用导致的。 研究了震中距差别不大的情况下, 场地类型与沉积层厚度对反应谱特征周期的影响, 对比基岩台站与软弱地基土层台站的强震动记录反应谱, 发现软弱土层台站的土层对地震动有一定的放大作用, 导致中长周期地震动被放大, 对比位于沉积层较薄的隆起区台站与位于沉积层较厚的凹陷区台站强震动记录反应谱, 发现厚的沉积层不仅对反应谱长周期有放大的作用, 同时也会使得反应谱特征周期值变大。     

甘肃文县上城台地的地震记录分析

选取文县上城台地三个不同高程强震台同时记录到的汶川大地震的9次余震记录,研究场地的地震反应和波的传播效应。通过对比峰值加速度、地震反应谱、加速度时程等地震动参数,全面分析了地震动放大效应与地形的关系以及地震动特征与震源的关系。结果表明:相对于山脚,山顶的峰值加速度明显放大,并且山顶的地震动在场地卓越周期附近放大最显著;多数地震记录显示山顶处垂直白水江河谷分量的峰值加速度比值大于平行河谷分量比值;地震动绝对持时从山脚、山腰到山顶依次增长。总之,地形条件和其上覆松散层共同作用造成了上城台地的地震动放大。     

2003年10月25日甘肃省民乐-山丹MS 6.1地震强震近场记录和分析

2003年10月25日甘肃民乐-山丹间发生Ms6．1地震．震前在兰州地震研究所明确的预报意见指导下就派出4台数字流动强震仪到甘肃省河西地区进行流动观测，其中民乐流动台获得近场主震记录．震中距为12．6km，EW向加速度峰值为33lcm／s^2，NS向加速度峰值为332cm／s^2，垂直向加速度峰值为209cm／s^2．其它固定自由场数字强震台山丹、肃南、武威也获得记录．本文分析了近场主震频谱以及远场加速度衰减规律．     

基于强震动数据的龙门山地区地震动预测模型参数反演

基于2008—2015年龙门山地区的强震动记录,采用广义线性反演法计算了龙门山地区的震源参数、品质因子以及83个强震动台站的局部场地放大系数。结果显示:芦山地震发生之前,汶川地震余震的应力降随时间的增加而逐渐增大;芦山地震发生之后,龙门山断裂带上余震的应力降明显减小,并在之后随时间呈缓慢增大的趋势;部分M_S≥4.7余震事件的加速度震源谱中出现明显的高频衰减现象。通过对应力降随时间变化规律的分析认为,这种高频衰减现象可能与震级大小和震源破裂滑动的最大速率有关。此外,反演得到了山区和盆地地区的品质因子分别为Q（ f ）＝264 f 0.75和Q（ f ）＝223 f 1.01;同时获取了龙门山地区83个强震动台站的局部场地放大系数,并计算了基于NGA场地分类标准的A类、 B类和C类场地的平均场地放大系数。结果显示,以上3类场地的平均场地放大系数具有相似的峰值,但是随着场地趋于软弱,峰值平台区向低频部分发育。      

2008年汶川8.0级大地震近场强地面运动的模拟

运用经验格林函数法模拟了2008年5月12日汶川8.0级大地震的近场强地面运动.拟合过程中,首先参考其他学者反演结果给出的滑动量分布的特征,确定强震动生成区的大致范围;然后利用Somerville等(1999)提出的地震矩与凹凸体面积间的经验关系式确定强震动生成区(SMGA)细小划分的初值,继而利用遗传优化算法确定以上两者的最优值及其他震源参数.数值模拟波形同实际地震观测记录在时间域和频率域分别进行了比较,结果显示,在所选取的18个观测台中,多数台站的数值模拟结果同实际观测结果符合得很好,特别是大于1 Hz的高频部分.我们发现断层面上有5个强震动生成区,其中两个的位置与其他学者反演的滑动量集中分布区相一致,但强震动生成区规模和上升时间比Somerville等(1999)获得的定标率外延的估计值要小.     

联合强震记录和InSAR/GPS结果的四川九寨沟7.0级地震震源滑动分布反演及其地震学应用

2017年8月8日我国四川九寨沟发生里氏7.0级地震.本研究利用基线校正方法获得距震中100km范围内9个强震台站同震位移,基于Sentinel-1卫星干涉SAR影像对获取了InSAR同震形变场.结合GPS形变数据,本研究进行了震源滑动模型联合反演,结果显示此次地震整体以走滑运动为主,释放地震矩约为7.60×1018 N·m(～MW6.52).通过对比模拟形变场和观测值显示,联合反演结果优于单独基于InSAR形变场的反演结果.静态应力变化计算结果显示断层平均静态应力降为1.07MPa.反演滑动模型沿走向和倾角方向拐角波数值分别为0.99×10-4和1.10×10-4.同震静态库仑应力变化计算结果显示共有83.6%的余震位于库仑应力增加的区域,被主震所触发的余震占总数的77.9%,主震对后续余震具有显著触发作用.强地面运动模拟结果显示模拟结果在烈度分布范围和等级方面与调查烈度符合度很高,模拟结果能够很好地反映断层破裂的方向性效应等特征.本研究计算结果显示九寨沟地震无论是平均静态应力降还是拐角波数均低于同类型地震的平均水平,这可能是造成本次地震强地震动水平相对不高的原因.     

滇西地区中强地震的余震衰减

研究了滇西地区8次中强地震余震序列的衰减特征，得出了余震序列频度衰减符合修正的大森定律：（n）t=k/(t c)^p关系；余震衰减的快慢与大地热流值成正相关关系；强余震前中、小余震活动会出现平静或增强现象，即频度残差小于（平静）或大于（增强）其二倍方差，且持续一段时间，其后发生强余震的可能性较大。     

Evolution of accelerographs, data processing, strong motion arrays and amplitude and spatial resolution in recording strong earthquake motion

This paper presents a review of the advances in strong motion recording since the early 1930s, based mostly on the experiences in the United States. A particular emphasis is placed on the amplitude and spatial resolution of recording, which both must be ‘adequate’ to capture the nature of strong earthquake ground motion and response of structures. The first strong motion accelerographs had optical recording system, dynamic range of about 50 dB and useful life longer than 30 years. Digital strong motion accelerographs started to become available in the late 1970s. Their dynamic range has been increasing progressively, and at present is about 135 dB. Most models have had useful life shorter than 5–10 years. One benefit from a high dynamic range is early trigger and anticipated ability to compute permanent displacements. Another benefit is higher sensitivity and hence a possibility to record smaller amplitude motions (aftershocks, smaller local earthquakes and distant large earthquakes), which would augment significantly the strong motion databases. The present trend of upgrading existing and adding new stations with high dynamic range accelerographs has lead to deployment of relatively small number of new stations (the new high dynamic range digital instruments are 2–3 times more expensive than the old analog instruments or new digital instruments with dynamic range of 60 dB or less). Consequently, the spatial resolution of recording, both of ground motion and structural response, has increased only slowly during the past 20 years, by at most a factor of two. A major (and necessary) future increase in the spatial resolution of recording will require orders of magnitude larger funding, for purchase of new instruments, their maintenance, and for data retrieval, processing, management and dissemination. This will become possible only with an order of magnitude cheaper and ‘maintenance-free’ strong motion accelerographs. In view of the rapid growth of computer technology this does not seem to be (and should not be) out of our reach.