走滑型断层地表永久位移预测模型研究

论述了断层地表永久位移概率地震危险性分析方法的发展过程和应用现状,指出了断层地表破裂预测模型研究的意义。根据我国最近的活动断层地表破裂震后调查结果,基于走滑型断层地表破裂数据,拟合了地表破裂预测模型。采用地震活动性模型和地表破裂预测模型,计算了则木河断裂地表迹线上的永久位移危险性曲线,对预测模型在工程场地地震危险性分析中的应用,提出了建议。     

活动断层的地震地表永久位移研究

正近年来的汶川地震、集集地震、昆仑山口地震、土尔其伊兹米特地震等都引起了大规模的地表破裂,其可能对道路、桥梁、隧道、大坝、输油(气)管网、通讯电缆等大型工程造成严重破坏,导致巨大资产损失。因此,活动断层的地震地表破裂研究已经成为岩土地震工程中关注的焦点课题之一,地表永久位移的分布特征研究对防震减灾具有十分重要的工程意义和理论价值。本文所做的主要工作如下:(1)首先剖析了地震发生的机理和发生过程。认为地震发生的物理过程可以描述为断层     

互层胶结土中正断层地震地表破裂位错特征研究

为了解决采用Trimble GX 3D地面激光三维扫描仪分析互层胶结土中正断层地震地表破裂位错特征时,未有效模拟地表垂直和水平位移的基本特征,获取的地表破裂位错特征结果不准确的问题。提出新的互层胶结土中正断层地震地表破裂位错特征研究方法,先构建地震地表弹性位错模型,分析互层胶结土正断层的地表三维断裂特征,得到地表在受到走滑、逆冲和张开错动导致的地表错位变化情况;再通过正断层地震地表破裂离心机试验,获得互层胶结土中正断层地震地表破裂位错特征。试验结果说明,所提方法可有效分析互层胶结土中正断层地震地表破裂位错特征,且破裂点在土体模型中部和中下部的裂缝深度分别为22.4 m和33.4 m,裂缝上的破裂点处于土体模型的中下部时,裂缝的深度越深。     

5·12汶川地震地表破裂基本参数的再论证及其构造内涵分析

地震地表破裂基本参数是反演地震破裂过程的基本约束条件和预测其他活动断层地震危险性不可缺少的物理量.以野外地表破裂带重要观测点全站仪或差分GPS仪实测数据为基础,结合高分辨率遥感资料解译、先存断层陡坎构造地貌标志的识别、以及地形测绘资料的考证等,重新论证了5·12汶川地震地表破裂带展布样式、长度、最大同震位移值等基本参数.结果表明,地震地表破裂带长度可达240 km,最大垂直位移为6.5±0.5 m,最大右旋走滑位移4.9 m,基于倾角向下变缓逆断层模型推测汶川地震在龙门山推覆构造带中段产生了最大~7 m的地壳缩短量,说明青藏高原东缘横向逆断层为将高原内部东向水平运动转换为高原隆升的转换构造,这一研究结果有助于深化认识青藏高原东缘隆升机理.     

跨断层工程输入地震动模拟及其应用研究进展

跨越活动断层的桥梁和隧道等工程结构面临巨大的地震风险,断层破裂产生的脉冲效应和永久位移是造成跨断层结构破坏的主要原因。研究跨断层工程的地震响应并采取相应的抗震设防措施显得十分重要,而合理的地震动输入是揭示跨断层结构地震破坏机理的基础。但目前缺乏跨越断层两侧的实际地震动记录,各类规范也没有提供合理的面向跨断层工程的输入地震动的模拟方法。为了分析跨断层工程输入地震动的研究现状,文中总结了相关研究提出的断层区域地震动的几种模拟方法,重点对基于脉冲函数和基于断层物理机制的方法进行详细介绍,分析其特点和存在的问题;综述了在上述方法模拟的断层地震动激励下跨断层梁式桥、缆索承重桥梁的地震响应特征。结果表明：断层地震动非常复杂,模拟方法不仅需要考虑脉冲效应、上下盘效应以及永久位移特征,而且应合理地考虑断层两侧地震动的空间相关性和相干性,才能为跨断层工程提供合理的输入地震动。     

《活动断层的地震地表永久位移研究》简介

震害调查表明近场的结构破坏不仅由地震动引起,地表破裂或永久位移引起的破坏也占很大比重。近年来的汶川地震、集集地震、昆仑山口地震、土耳其伊兹米特地震等都引起了大规模的地表破裂,其可能对道路、桥梁、隧道、大坝、输油（气）管网、通讯电缆等大型工程造成严重破坏,导致巨大人员伤亡和资产损失。另外,目前各类抗错动构件的实际应用也促使地震地表永久位移与地震动一样,成为工程结构的地震输入。因此,活动断层的地震地表破裂研究已经成为地震工程中关注的焦点课题之一,地表永久位移的分布特征对防震减灾具有十分重要的工程意义和理论价值。     

基于高分辨率地形数据的富蕴M8.0地震地表破裂带精细特征

同震地表破裂带的空间展布及形变特征是地球深部断层活动在地表的直观地貌表现,不但记录着地震破裂和断层运动的信息,还反映了区域应力和地壳运动状况.因此,开展震后地震地表破裂带调查对于了解发震断层的构造活动尤为重要.高精度地形观测技术可以获取前所未有的高时空分辨率的地球表面特征,为辨别历史地震地表破裂遗迹、提取地表同震位移、活动构造地质填图等提供高质量数据.文中选取富蕴1931年地震地表破裂带作为研究区,利用SfM(Structural from Motion)摄影测量技术生成分辨率为1 m的数字高程模型(DEM),详细识别地表破裂并测量冲沟的右旋位移.基于地表破裂的几何及构造地貌特征,将富蕴地震地表破裂带由北向南分为S1、S2、S3、S44段,其间以挤压隆起或拉分盆地相连接.沿破裂带共获得194组最新冲沟的右旋水平位移,得到1931年同震位移的平均值为(5.06±0.13)m.同震位移局部缺失或突变的区域与几何阶区的位置也有良好的对应关系.以上结果填补了对富蕴地震地表破裂精细形态研究的空白,也进一步展示高分辨率的地形数据在活动构造研究中良好的应用价值.     

断层活动方式与地震地表变形分布特征研究

基于断层弹性位错理论及断层滑动非均匀模型,用三维有限元方法计算了发震断层逆断、正断和水平走滑三种不同活动方式下的地表变形,探讨了断层不同活动方式下的地震应变与位移的分布规律及震级、断层倾角对地震地表变形分布的影响。研究结果表明,地震地表变形影响因素很多,如地质构造条件、岩性介质特征、断层活动强度、断层产状和区域构造应力场等,但分布形态最终决定于断层活动方式,变形大小则决定于断层活动强度,其它均为局地因素,只影响分布形态的局部扭曲。断层不同活动方式下的地震地表变形分布各有其自身的规律和特点,这些分布特征可作为地震研究及近活动断层建筑工程抗震设计或加固防护参考。     

汶川地震地表破裂周围建筑物重建的避让距离

2008年5月12日汶川M_s8.0级地震地表破裂迹线周围建筑物倒塌率非常之高,导致重大的人员伤亡,举世震惊.为了避免历史悲剧重演,沿地表破裂迹线周围建筑物重建时,必须确定一个合适的避让距离.本文依据现场科考地表破裂带宽度、建筑物完全倒塌宽度、倒塌率与断层距之间的关系,联合未来一段时间范围内断层地震危险性分析、地表破裂迹线永久位移分布模式,建立完全倒塌与断层距之间的关系.提出了几种情况下的汶川M_s8.0级地震地表迹线处建筑物重建应考虑的避让距离.     

近断层地震动的基本特征

本文对近断层地震动的基本特征作了详细分析,这些基本特征主要包括近断层强地震动的集中性、地表破裂、地面永久变形、破裂的方向性效应、近断层速度大脉冲和上盘效应。这些特征虽然在一次地震中不一定同时出现,但它们是已经被强震观测资料和数值模拟证实了的,在模拟和预测近断层地震动时,必须充分考虑这些特点,合理的近断层地震动模拟或预测模型和方法应当在结果中再现这些特点。     

汶川M_S 8.0地震断层与地震灾害初步分析

对于特大地震近断层地震场的空间分布的复杂性学术界一直很关注,由于样本地震数量和资料的不足,至今还没有非常清晰的结论。通过参加汶川MS8.0地震的应急科学考察,对震中区和高烈度区断层破裂带附近的地震灾害情况进行了现场调查。文中以典型事例为主线介绍了现场考察的结果,结合既往的研究成果和汶川地震的震源特性,分析讨论了地表破裂带、地震动以及建筑物震害之间的关系。结果表明:1)地震断层发生强变形和地表破裂对建筑物的损害现象非常明显,对具有大震级发震危险的断裂带,今后应该考虑进行一定宽度的破裂避让或采取针对性的必要措施。2)初步探讨了紧邻断裂带的建筑物没有倒塌的可能机理,第一,出现地表破裂的大部分区域为基岩或坚硬的场地,场地条件相对较好;第二,存在导致地表破裂的浅部有效应力降和破裂速率相对较低,导致了1s附近的地震动相对低下的可能性     

THE ACTIVITY FEATURES OF XIADIAN FAULT ZONE REVEALED BY RONGJIABAO TRENCH AND ITS PROBABILISTIC SEISMIC HAZARD EVALUATION

The time-dependent probabilistic seismic hazard assessment of the active faults based on the quantitative study of seismo-geology has the vital practical significance for the earthquake prevention and disaster management because it describes the seismic risk of active faults by the probability of an earthquake that increases with time and the predicted magnitude. The Poisson model used in the traditional probabilistic method contradicts with the activity characteristics of the fault, so it cannot be used directly to the potential earthquake risk evaluation of the active fault where the time elapsing from the last great earthquake is relatively short. That is to say, the present Poisson model might overestimate the potential earthquake risk of the Xiadian active fault zone in North China because the elapsed time after the historical M8 earthquake that occurred in 1679 is only 341a. Thus, based on paleoearthquake study and geomorphology survey in the field, as well as integrating the data provided by the previous scientists, this paper reveals two paleo-events occurring on the Xiadian active fault zone. The first event E₁ occurred in 1679 with magnitude M8 and ruptured the surface from Sanhe City of Hebei Province to Pinggu District of Beijing at about 341a BP, and the other happened in (4.89±0.68)ka BP(E₂). Our research also found that the average co-seismic displacement is ~(1.4±0.1)m, and the predicted maximum magnitude of the potential earthquake is 8.0. In addition, the probabilistic seismic hazard analysis of great earthquakes for Xiadian active fault zone in the forthcoming 30a is performed based on Poisson model, Brownian time passage model(BPT), stochastic characteristic-slip model(SCS)and NB model to describe time-dependent features of the fault rupture source and its characteristic behavior. The research shows that the probability of strong earthquake in the forthcoming 30a along the Xiadian active fault zone is lower than previously thought, and the seismic hazard level estimated by Poisson model might be overestimated. This result is also helpful for the scientific earthquake potential estimation and earthquake disaster protection of the Xiadian active fault zone, and for the discussion on how to better apply the time-dependent probabilistic methods to the earthquake potential evaluation of active faults in eastern China.     

考虑动态临界加速度的地震边坡永久位移预测模型研究

在区域边坡地震危险性评价中主要采用永久位移预测模型进行地震边坡永久位移计算。永久位移预测模型以Newmark滑块理论为基础,通过大量实测地震时程记录统计拟合得出。针对Newmark理论中滑动面抗剪强度参数保持不变和已有位移预测模型的计算位移小于实测位移的问题,利用动态临界加速度理论,分别构建含有峰值加速度和阿里亚斯强度的两种位移预测模型。对该模型计算出的永久位移合理性进行讨论,发现永久位移计算结果符合滑坡实测位移的数量级。采用本文模型计算的永久位移更加接近地震滑坡位移实际大小,可以解决一直存在的预测位移小于实测位移的问题。在更进一步讨论发展的基础上,本文模型可满足更多的理论应用和工程实际,为区域边坡地震危险性评价提供思路。     

镇江地区主要NW向断裂的第四纪活动性

五峰山-西来桥断裂和丹徒-建山断裂是镇江地区2条主要的NW向断裂,可能与镇江多次破坏性地震相关.文中通过浅层地震勘探和钻孔联合剖面探测方法,对五峰山-西来桥断裂和丹徒-建山断裂的展布特征及第四纪活动性进行了系统研究.五峰山-西来桥断裂在浅层地震剖面上倾向NE,倾角约为60°,断距约为5～9m,以正断活动为主;大路镇场地...     

宁夏吴忠地区北部的浅部结构和隐伏断裂——地震反射剖面结果

应用浅层地震勘探法对宁夏吴忠地区北部的浅部地壳结构和隐伏活动断裂进行研究。结果表明,该区存在2条隐伏断裂,分别为银川主断层南段和新华桥断层。推测银川主断层南段为近SN走向的W倾正断层,断层下盘地层界面一般呈近水平状展布,而在断层上盘,T_Q及其以下的地层界面向断面方向倾伏并显示出逆牵引现象,断层向上错断了第四系内部。钻孔联合地质剖面及浅层地震探测结果共同揭示新华桥断层为一条走向NE,倾向SW的正断层,深、浅地震测线控制的新华桥断层延伸长度9 km左右,向上错断了第四系内部的T_(02)界面。     

云南鲁甸6.5级地震灾害特点浅析

通过对2014年8月3日云南鲁甸6.5级地震震害开展实地调查,对灾区破坏情况进行总体介绍,并就各烈度区特征和建筑物震害、地震地质灾害、工程结构震害进行分析,初步得出本次地震的一些震害特点.一是灾区人口密度大,人员死亡较集中.人员死亡主要集中在Ⅷ和Ⅸ度区.二是地震振动强,灾区破坏严重.本次地震震源深度12km,极震区烈度高达Ⅸ度,震源破裂在11s内集中释放.三是抗震能力弱,房屋破坏严重.灾区属国家级贫困区,农村民居抗震能力弱,且多数民房坐落在河谷陡坡上,边坡效应加重房屋震害,重灾区砖木和土木房屋成片损毁、倒塌.四是灾区条件恶劣,救灾难度大.震区活动断裂密集发育、地质破碎疏松、地形崎岖不平,又恰值雨季,诱发极其严重次生地质灾害,导致人员伤亡,造成灾区大面积交通、通信、电力中断,救援物资与救援力量无法及时发挥作用.     

2016年苍梧M_S 5.4地震活动、震害特征及应急对策

2016年7月31日苍梧M_S 5.4地震的发生,标志着东南沿海地震带第5活跃幕的开始。通过该地震序列、震源机制、强震动记录、地震地质背景,地震灾害及震前异常变化,分析此次M_S 5.4地震活动及震害特征,为广西地区强震震后趋势判断、强震响应提供依据,并对地震前后采用的应急对策及发挥的作用进行论述。     

Shaking hazard compatible methodology for probabilistic assessment of permanent ground displacement across earthquake faults

A methodology for probabilistic hazard assessment of permanent displacement across faults caused by earthquake rupture is presented, compatible with region specific models for ground shaking hazard in California, developed earlier by the authors and coworkers. Assessment of permanent dislocations across faults is important for the design and retrofit of highway bridges and tunnels crossing faults, as well as for other lifelines crossing faults, such as aqueducts, water and gas lines, etc. The methodology is illustrated for two strike-slip faults (prototypes of Class A and Class B faults in California), for 50 years exposure. The illustrations show that, for given seismic moment rate, the hazard estimates are quite sensitive to how the seismic moment is distributed over earthquake magnitudes. They also show that the hazard is small even for very small levels of displacement, in contrast to ground shaking hazard, which is due to the fact that only one fault contributes to the hazard and not every event on that fault necessarily affects the site.     

烟台市及其邻近地区活断层地震危险性评价

本文是"十二五"国家科技支撑计划项目专题(2012BAK19B04-01)"郯庐地震断裂带中段地震活动规律及地震危险区判定研究"部分成果的总结。在分析了烟台市及其邻近地区的地震地质、地球物理、断层综合地球物理探测、探槽开挖、断层活动性鉴定等技术手段获得的反映区域地震构造环境、深部构造背景、活动断裂长期滑动习性的定性和定量资料、历史与现代地震活动性和地球动力学资料的基础上,甄别出了具有发生破坏性地震的活断层段。同时采用定性、定量和综合判定的方法,评价了烟台市及其邻近地区主要活动断裂的地震危险性。本文的研究成果可为胶东半岛地区的地震监测预报、地震区划、震害预测和断层危害性评价提供基础依据。     

哈尔滨市主要断裂未来地震危险性评价

哈尔滨市目标区内主要断裂断错地表的最新活动时代为第四纪早期,晚更新世以来无断错地表的活动迹象。通过对城市活动断层地震危险性评价的技术思路、哈尔滨市工作区的地震地质环境与潜在震源区划分、目标区主要断裂活动特征的综合分析,确定了目标区内3条主要断裂未来可能发生地震的最大震级,并以兴安-东蒙活动地块与工作区作为分析的两种范围尺度,在适当调整工程地震学地震危险性概率分析方法的基础上,综合估算了目标区和目标区内单条断裂未来100年的发震概率。结果表明:哈尔滨市目标区主要断裂未来发生4.0级上破坏性地震的可能性极小,可能地震的最大震级为MS5.5