九寨沟MS7.0地震强地震动模拟及漳扎镇地震动强度预测

破坏性地震强度预测可用于工程领域抗震设防以及地震危险性分析评估,是防震减灾中一项很重要的基础工作.为了再现九寨沟地震的地震动强度,评估缺失强震记录的九寨章扎台站的地震动强度,本文用经验格林函数法对九寨沟地震进行了数值模拟.选取了震源周边地震动峰值加速度超过10 Gal的10个强震台站进行模拟.因未得到九寨沟地震的余震,初次尝试将汶川地震和定西地震的余震作为格林函数模拟九寨沟地震.模拟结果整体上可以反映各台站地震动的强度特征,尤其是地震动高频成份拟合较好.模拟值的地震动峰值加速度、时程数据、反应谱等与观测值拟合较好.预测结果显示漳扎镇的地震动峰值加速度值约为180~200 Gal.预测结果也表明在缺少大震的余震记录时,经验格林函数法使用其他大震的余震同样可以再现目标地震的强度特征.本研究也为经验格林函数方法在缺乏小震记录地区的使用积累了经验.最后总结了格林函数的选取标准,为经验格林函数方法来预测未来强震动特征积累了经验.     

基于数值模拟的设定地震场地谱时程拟合方法

本文将确定性数值模拟方法与地震动预测方程相结合,提出了一种重大水电工程场址设定地震的地震动时程生成方法。该方法基于场址设定地震,首先采用地震动预测方程确定场址的场地相关反应谱;其次建立包含震源和场址的场地模型,通过确定性数值模拟方法生成场址地震动时程;最后对生成的场址地震动时程进行调整,使其反应谱与设计谱相一致,用于工程抗震分析。这一方法生成的地震动时程既考虑了震源机制、传播路径以及局部场地效应等物理背景,又与场地相关的设计地震反应谱保持一致,为重大工程抗震分析与评价提供了一种新的思路。     

大震近场地震动数值模拟的不确定性研究

地震动数值模拟是研究地震发生、发展特征和规律性的基础研究,涉及震源、传播路径、场地三方面的一系列基本问题。研究结果可以直接用于强地震动基本参数的标定和地震动的工程预测以及地震危险性分析,是防震减灾中一项很重要的基础工作。当前考虑断层模型中的几个重要震源参数模拟未来地震动成为热点。例如,不管是随机有限断层方法,还是经验格林函数方法,都特别重视震源参数的选取,但当前对于强地面运动的数值模拟大多是对已发生地震的反演,反演所需的震源参数多是根据地震发生后的观测资料、经验关系推断或者人为的假定得到的。地震动特征预测的好坏,关键也在于震源参数的选取是否可靠,针对工程应用,对未来近断层地面运动的预测应当考虑参数选取的不确定性。强震动数值模拟方法已经比较成熟,比如随机有限断层法、经验格林函数法、混合方法等。但这些模拟地震动的方法多是确定性方法,对模拟过程中各个环节的不确定性因素考虑较少,尤其是断层震源参数的选取都是精确的数值,模拟结果自然不能综合表征未来地震发生时的地震动特征。另外一种地震动特性表征形式是利用地震动预测方程来表现参数的衰减关系,但是预测方程也会受观测数据、模型选取、随机因素的影响,不确定性无法避免。在地震动预测中每个步骤都带有很大的不确定性,主要包括认知的不确定性和随机的不确定性。震源模型的建立依赖各种专家的观点和意见,这种观点和意见往往相互差别很大,有很大的人为不确定性。地震资料的完整性、可靠性,以及理论模型等的建立也会造成很大的不确定性。因此,本论文的研究内容重点在预测未来大震近场地震动时震源环节的不确定性因素,系统地研究影响大震近场地震动数值模拟不确定性的影响因素,以期建立描述影响大震近场地震动数值模拟不确定性影响因素的模型,并将考虑不确定性因素的震源模型应用在破坏性大地震的地震动特征预测中去。针对地震发生时震源参数具有的随机不确定性,通过统计学方法得到震源参数间的经验关系。同时由于地球内部的不可入性以及观测技术手段的限制,地震震源模型还存在很多的认知不确定性因素,我们采用逻辑树方法处理认知不确定性因素,引入强震生成区的概念,重点分析Asperity的认知不确定性因素并在此基础上建立Asperity震源模型,取多种方案结果的最优值作为地震动的预测结果。论文具体的研究内容有以下5点:(1)在Hiroe Miyake工作的基础上,用经验格林函数法模拟了1997年日本九州鹿儿岛县的MJMA6.5地震,验证了经验格林函数法模拟强地面运动的有效性。数据使用的是日本K-NET强震台站数据。选择此次地震以及用日本K-NET数据的原因是日本的地震记录比较丰富,台站收集到的地震记录质量相对较好。同时分析了地震动模拟值中在工程领域使用较多的参数,表明模拟结果较好地反映了真实的地震动记录。证明经验格林函数预测未来强地震动是切实可行的。(2)本论文在大量地震记录及文献调研的基础上,运用统计学方法,通过统计回归分析得到地震密集区域震源参数间的经验关系,重点统计了包含龙门山断裂带在内的中国西南地区震源参数间的经验关系。为了得到更加适应于中国大陆区域的局部震源参数的经验关系,我们将地震样本局限在一定的区域内,缩小统计区域的范围,同时得到多个Asperity等局部震源参数的经验关系。(3)研究和分析各不确定性因素对地震动结果的影响程度对提高地震动预测的可靠性和准确性意义重大。本论文以2016年发生的日本熊本7.3级地震为例,通过参数敏感性分析技术筛选了对拟合结果有决定性影响的关键模型参数。未来地震动预测时会考虑在这几个不确定性因素中加入更高的权重,以提高地震动预测的可信度和准确性。(4)基于汶川地震资料,研究分析Asperity的认知不确定性对地震动预测的影响,运用逻辑树方法建立了考虑不确定性因素的Asperity震源模型。采用Hiroe Miyake提出的强震生成区的概念,将Asperity区域等同于强震生成区域,主要从Asperity的面积、数量、应力降、上升时间等方面进行了认知不确定性的分析研究,得到了针对强震的可能性较大的Asperity的面积和数量的最佳搭配形式。本文的创新点将概率地震危险性分析中不确定性因素的处理方法应用到未来大震近场地震动数值模拟中去。随机不确定性因素用统计学方法处理,认知不确定性用逻辑树方法处理。模拟结果能更好地表征未来大震近场的地震动特征,地震动参数的模拟结果在未来抗震设防及灾害预防中会有更好、更高的参考价值。考虑不确定性因素预测未来破坏性大地震,从而定量地评价发生地震时近场地面运动的综合特征,为防震减灾提供科学的依据,为工程设计决策提供参考依据。     

俯冲带地震动特征及其衰减规律探讨

随着我国南海不断开发建设,海洋工程的抗震问题日益受到重视.我国南海东部区域位于大陆板块与海洋板块共同作用的俯冲带地区,地震活动频繁,震级较大,潜在地震对南海开发建设有重要影响.为了研究俯冲带地震的地震动特征及其衰减规律,本文基于实际俯冲带地震数据,并结合数值模拟方法,分析和探讨了俯冲带板内、板缘地震与浅地壳地震的地震动特征和衰减规律的差异.研究结果表明:俯冲带地震动存在区域性差异,在地震动衰减特征方面,同一区域的俯冲带板缘地震要比浅地壳地震衰减慢,俯冲带板内地震要比浅地壳地震衰减得快;数值模拟分析不同深度海水对海底地震动的影响表明,海底地震动水平分量几乎不受海水介质的影响,但是竖向分量随海水深度的增加有减小的趋势.最终,基于数值模拟和经验关系的混合方法建立了南海俯冲带地震动衰减关系模型,其结果可为海域区划等相关研究和海域工程建设提供参考.     

地震动模拟过程中断层参数的敏感性分析

地震发生后通常无法快速获取较准确的断层参数,这可能会对采用地震动模拟方法进行地震动强度快速评估产生影响。选取美国西部两次地震,采用两种地震动模拟方法,通过改变断层走向、滑移角、倾角和震源深度等主要断层参数进行模拟计算,分析不同参数对地震动参数和反应谱值的影响以及不同方法计算结果的准确性。结果表明:GP方法模拟的结果比EXSIM方法更接近观测值;在参数误差范围内,相比于模拟方法本身的误差,各参数对模拟结果的影响较小,地震动强度快速评估时可以利用较合理的快速反演断层参数进行地震动模拟。     

相交早第四纪断裂近断层地震动场预测——以枣庄市新城区为例

近断层地震动场的预测不仅可以为抗震结构设计提供更加丰富的地震动输入,也可以作为土地合理规划的参考依据。在一些地震活动相对较弱的地区,地震往往发生在两个早第四纪断裂相交的位置处。因此对于这种相交早第四纪断裂区的近断层地震动场预测具有实际的意义。本文以枣庄市新城区为例,预测了在设定地震发生时,相交早第四纪断裂近断层地震动场的分布情况。先分别计算了近断层区低频和高频的地震动,然后将低频和高频成分合成宽频带的地震动场。在计算低频地震动场时,建立了枣庄市新城区地下三维传播介质模型和震源模型。计算的过程是模拟震源发生破裂产生地震波后,地震波在地下介质中的传播过程。使用了三维显式有限元、快速拉格朗日有限元法等数值计算方法以及并行计算技术来提高计算的速度。由于地震动的频率成分是连续的,因此对于高频地震动使用了随机震动理论来进行合成。本文研究的预测结果具备断层附近地震动的一些最基本的特征,符合当前对断层附近地震动的基本认识。     

物理地震危险性分析中的地震动模拟方法研究进展

随着计算机计算能力的大幅提升和地震科学方法认知的不断丰富和完善,众多的学者开始用基于物理机理真实断层模型和速度结构模型的地震动数值模拟来评估未来可能发生的破坏性地震的灾害特征.本文初步汇总了地震动数值模拟在地震危险性分析中的研究现状、计算方法和研究实验项目,阐述了地震动数值模拟在物理地震危险性分析及应用中的发展趋势.从...     

正弦荷载的不同输入角度对非对称结构的转动影响

近十年来,地震动转动分量已成为国际性的研究热点,目前主要进行理论分析、数值模拟与试验研究.由于地震时引起刚体发生转动的原因非常复杂,涉及到局部场地条件等影响因素,再加上严重缺乏地震转动分量的记录,对震后刚体翻转现象及其数值模拟和试验研究变得非常重要.     

大型河谷场地地震动特性研究

采用有限差分方法,通过算例研究了大型河谷场地地震动特性分析中的人工边界的选取方法,对比分析了不同人工边界的选取对数值模拟结果的影响,确定了散射场地震反应分析输入边界的地震动输入方法,认为在进行有限差分动力计算时,模型两侧施加自由场边界的模拟效果要优于两侧施加粘性边界的模拟效果;同时,对FLAC计算软件进行二次开发,对2个地形差异较大的河谷场地,采用线性和非线性摩尔-库仑模型进行了地震反应对比分析,研究了河谷场地地震动幅值和频谱特性随地形变化的规律。模拟数据表明,河谷场地谷底处地震动基本无放大作用,地势凸起处放大作用则较为明显;当考虑土体非线性时,随着地震动强度的增加,放大作用逐渐减小;谱分析结果表明,地势凸起处受高频地震动的影响显著,而地势平坦的谷底则受低频地震动的影响显著。     

沉积环境对地震动场地效应的影响研究

国内外震害经验和研究结果表明,场地效应是引起地表震害和地震动局部变化的重要因素,它主要受场地速度结构的影响。沉积环境是指沉积作用进行时具有的自然地理环境,它会对沉积层的颗粒大小和圆度、孔隙率、含水率等因素产生影响,从而进一步影响以沉积土壤为主的地下速度结构。因此,沉积环境会对场地效应产生一定程度的影响。数值模拟方法可以模拟地下具有任意复杂结构的介质中地震波传播的过程,并获得地表的地震动响应,是一种常用的研究场地效应的方法,在工程抗震验算的地震动定量估计、地震震害预测等领域有重要意义。数值模拟需要以准确的地下速度结构模型为基础,模型的准确性也直接影响到模拟结果的准确性。建立准确的地下速度结构模型需要大量的地球物理勘探资料,其中钻孔测井资料最为准确,然而其成本较高,且对于人口、建筑密集的城市,钻探难度大。因此,本文以玉溪盆地为例,分析了该地区沉积层速度结构与沉积环境的关系,发现沉积层的波速与沉积物颗粒大小、磨圆程度有明显的关联,并建立了使用钻孔中沉积环境特征明显的地层估计钻孔等效波速的方法,从而使未进行波速测井的钻孔可以被应用于场地模型的构建。盆地效应作为一种典型的复杂场地效应,通常对地震动有显著放大作用。本文以沉积环境因素的影响为基础,建立了考虑土层横向不均匀性的玉溪盆地速度结构模型,使用数值模拟方法计算了其地表的地震动反应,分析了玉溪盆地的盆地效应:具有明显的聚焦效应及边缘效应;其位移峰值放大倍数普遍在1.2~1.6倍之间;对于地震动中周期为2s左右的成分的放大效应最为明显。论文中还将上述结果与未考虑沉积环境的模型模拟结果进行对比,指出沉积环境主要影响了盆地聚焦效应的分布以及加速度反应谱中特定周期的地震动反应分布。本论文中使用的数值模拟方法为基于ADINA软件的显示有限元方法。通过二次开发在ADINA软件中加入了人工透射边界,从而使其可以模拟无限域中地震波向计算区外传播的过程,建立了模拟局部场地地震反应的数值模拟方法。     

昆明盆地砂土液化灾害评价

系统收集整理昆明盆地238个钻孔资料,根据<建筑抗震设计规范>(CB50011-2001)中砂土液化的判别方法,对其中81个钻孔进行了液化判别和等级划分.结果显示,昆明盆地地形平坦,由北向南高程渐低,自然坡降为1‰～2‰,地层由第四纪的冲积、湖积及湖沼相沉积之砂质粘土、淤泥、草煤及粉砂组成,其液化判定结果与盆地地貌和沉积物的分布规律一致.在Ⅷ度以上地震烈度影响下,滇池北岸到昆明机场的范围内存在砂土液化的可能.     

昆明地震台流体观测井水文地球化学特征

以昆明地震台井水、渔塘水为研究对象,通过水质、同位素分析方法并结合水文地质、构造地质等资料,探究井水地球化学特征及意义,以及井水与渔塘水之间的水力关系。研究结果显示：昆明地震台井水、渔塘水水化学类型为HCO₃—Ca型,水质受含水层和隔水层岩性控制,与2018年相比2020年井水水化学特征发生了显著变化,K⁺、HCO₃^-浓度降低,这反映了昆明地震台井—含水层渗透性有所增加;SO₄^2-、Cl^-浓度的增加则表明昆明地震台井水会受到人为干扰。研究区构造活动平稳,井水为未成熟水,演化程度较低,因含水层渗透性增强和人为干扰,自2018年7月至2020年11月昆明地震台井水—岩作用有所增强,表现为δD、δ¹⁸O富集,Mg²⁺浓度升高。井水补给来源为大气降水,补给区位于观测井正北的石关一带。渔塘水与昆明地震台井水间存在水力关系,在分析地表水对昆明地震台井的影响时应予以考虑,但渔塘水不是影响井水的主要因素。     

One-step solution to local tie vector determination at co-located GNSS/VLBI sites

The local tie vector, which connects the different space geodetic techniques at a co-located site, plays an important role in the realization of the International Terrestrial Reference Frame (ITRF). This paper presents a new method to determine the tie vector between the GNSS and very long baseline interferometry tracking points. The parameters of the local tie vector and the axes offsets are introduced into constraint equations. The parameters are then resolved using the 3D constrained least squares adjustment. With the surveying data collected at two different sites (Kunming and Urumqi) in China, the proposed method can precisely determine the local tie vectors in a geocentric frame. The root mean square error (RMSE) is (1.2, 2.3 and 1.5 mm) and (1.0, 1.5 and 1.4 mm) for the three coordinate components at the sites in Kunming and Urumqi, respectively. The offset between the primary and secondary axes of the VLBI telescopes is estimated to be 7.5 mm in Kunming’s site and 4.0 mm in Urumqi’s site, and the corresponding RMSE is 1.8 mm and 2.0 mm for the two sites, respectively.     

昆明全天空流星雷达观测中高层大气温度

利用昆明电波观测站（25.6°N,103.8°E）两台不同工作频率的全天空流星雷达在2011年特殊联合观测试验期间的数据,基于Hocking的方法利用不同的温度梯度,在确定了昆明地区中层顶位于流星峰值高度之上的情况下,反演了昆明地区上空88 km和85 km高度的大气温度,并与Aura卫星观测的温度进行比较.对比研究发现,两台流星雷达可以分别正确获得88 km和85 km高度的大气温度,但其中由全球温度梯度模式反演得到的大气温度与卫星观测温度相关性不是很好,而利用卫星观测的温度梯度,两台雷达反演出的大气温度与卫星观测温度存在很好的相关性.结果表明了准确的温度梯度在流星雷达观测大气温度过程中是至关重要的.     

Shallow velocity structure and hidden faults of Kunming city region

In order to image the 3-D velocity structure of its shallow crust in Kunming region,China,finite-difference seis-mic tomography is used to invert the seismic data selected carefully from six-shot data. The result lays a founda-tion for the discussion of the relationship between the obtained velocity structure and the hidden faults,and for the illumination of the depth extents of main active faults surrounding Kunming city. Puduhe-Xishan fault lies on the western margin of the Kunming basin and is just situated on the west edge of the low velocity anomaly zone found at all depth levels. This indicates that this fault is a borderline fault of the Kunming basin. It can be concluded that the fault dips eastwards with a steep angle and its depth extent is large. Puji-Hanjiacun fault and Heilong-tan-Guandu fault play a role in controlling the low velocity anomaly zone in middle basin. The depth extents of the two faults are comparatively small,without traversing the interface of basin floor.     

用相关分析法检测两种地震计性能及记录数据差异

阐明利用同点记录数据相关性检测两种地震计性能及记录数据差异的方法,并用两台经过测试且性能相同的FBS - 3B型地震计进行验证,最后用该方法检测了STS -2、KS - 2000型地震计的高频段性能及记录数据差异.     

昆明市区浅部速度结构与隐伏断裂特征

利用昆明市区的人工地震资料的Pg震相,通过三维有限差分方法对昆明地区浅部速度分布及构造进行反演,探讨了速度结构与隐伏断裂的关系以及主要活动断裂向深部的伸展情况. 其中,普渡河——西山断裂在各种深度速度分布图上都在低速异常区的西边界上,是昆明盆地西侧的边界断裂, 表现为以陡倾角向东倾斜, 且向深部延伸深度较大. 而普吉——韩家村断裂和黑龙潭——官渡断裂则控制盆地中部的低速异常区,向深部延伸深度相对较小,未穿过盆地基底界面.      

昆明高层建筑强震观测记录HHT分析

对一种最新的数据分析方法——HHT分析作了简介。利用这一方法对昆明高层建筑的强震观测资料进行了处理,所得结果全面详细地反映了结构振动的时间、频率及振幅变化的三维特征。     

昆明长水国际机场航站楼隔震橡胶支座更换技术

本文介绍了昆明长水国际机场航站楼1m直径隔震橡胶支座的更换技术。针对机场航站楼隔震承台轴力不同,隔震橡胶支座自重大,人工无法移动,且隔震层上下承台之间距离小等实际情况,定制了特殊的柴油机械传动叉车和液压千斤顶。更换支座的上承台顶升与周边上承台的顶升采用异步顶升方法。本文介绍了异步顶升方法千斤顶的布置和上承台顶升位移限值的确定方法。通过现场测量上法兰板螺栓孔在下法兰板投影的位置,按照投影位置加工上法兰板螺栓孔的方法,解决了由于隔震支座发生水平剪切变形使上下法兰板孔竖向不对齐的问题。通过两个措施大大减小了上承台顶升高度:（1）提前施加压力,减小了新支座的高度;（2）把旧隔震支座上下法兰板连接起来,阻止了支座竖向压缩变形的恢复。该技术成功应用于昆明长水国际机场42个侧鼓变形隔震橡胶支座的更换。该技术简单、经济、可行,可为其他工程隔震橡胶支座更换提供借鉴,为相关规范标准的制定提供参考。     

固体潮观测资料的平滑处理

国际固体潮中心（I.C.E.T.）设计了一套处理潮汐资料的计算程序。其中有一数据的准备部分,用Lecolazet（以下简称莱氏）提出的组合z_1/2⁵z₆（y₃-（y₀/2））和z_1/2⁵对观测资料进行平滑处理。这种方法简便易算。本文给出的数字滤波器,平滑处理效果比前者更好。