震源机制与烈度分布的关系（二）

除了通常熟知的震源深度和介质吸收系数对烈度分布有较大影响外,震源的破裂方式（单侧或双侧）,破裂速度的大小和方向,断层长度,断层面倾角和错动方式都对烈度分布有较大影响。尤其是破裂速度的大小和方向对烈度分布的影响更大。破裂速度大,而且方向向上,可使震中烈度增高一度多,极震区面积扩大1-2倍;反之,可使震中裂度降低一度、极震区面积减小许多。 根据震源参数对烈度分布影响的分析,可由历史地震的等震线反推其震源参数。 文中试行反推了三个历史地震的震源参数。     

2015年4月25日尼泊尔地震波场传播及烈度初步模拟分析

2015年4月25日尼泊尔发生Mw7.9地震.本文采用三维曲线坐标网格有限差分方法,依据USGS给出的震源运动学反演结果和震源区域地形数据,模拟了尼泊尔地震波场传播过程,得到震源区域烈度分布模拟结果,与实际观测的地表峰值速度(PGV)大体吻合.结果表明:地震烈度的空间分布整体上受控于震源的单边破裂特征,高烈度区域主要分布在破裂传播方向上,即震源东半部.震源南侧到东南侧近场,由于受到震源和地形的双重影响,形成最大烈度分布区域,最大烈度约为IX.南侧平原受低速沉积层影响形成高烈度区域.震源西侧及盆地内烈度相对较低.     

河南小浪底大坝的设计地震动参数

本文基于以坝址为中心,320公里范围内地质构造、历史地震和地震活动性的分析结果,研究了地震活动性模型,给出了影响小浪底大坝场地地震的空间和震级的分布,采用中国东部地区中强地震动记录和历史地震烈度观测资料,研究了地震动的衰减公式,并考虑了近场和远场震源的烈度与加速度之间的关系。在地震危险性分析中,应用概率方法,确定以10~(-4)年超过概率作为大坝地震危险性评定准则,可得到坝址场地地震动峰值加速度。考虑了各潜在震源离坝址的距离、最大震级和近场或远场震源等场地特征,选取大坝场地反应谱和地震动加速度时程曲线的包络线。最后,应用非随机过程的数学模型逐渐逼近目标谱的方法,得到近场和远场的每一组10条地震动时程曲线。这些人造地震动时程曲线可作为大坝的设计地震动的工程参数。     

考虑椭圆模型MW≥5.5地震震源参数时域计算方法

为提高时效性,地震预警系统对震源的处理一般采用“点源”假定,不考虑震源尺度、破裂方向和震源区应力降,对震源参数简化处理使得预测地震动参数分布过于粗略,特别是对破坏性大震.本文应用日本地震(M_W≥5.5)强震动数据,考虑椭圆震源模型,提出了一种适用于中、大地震矩震级、拐角频率和应力降等震源参数时域计算方法,并分析了场地效应、地震动传播衰减、震源效应和滤波频带等因素对时域方法的影响.结果表明,该方法能利用P波信息快速获取震源能量释放过程,量化随破裂传播震源谱拐角频率、应力降和破裂面积的演化过程,为地震动预测提供更多重要的震源参数.     

2010年4月14日青海玉树地震震动图

在2010年4月14日07时49分(北京时间)青海省玉树藏族自治州玉树县(33.2°N,96.6°E)7.1级地震发生后,综合考虑震中地区的地质构造背景、活动断裂分布、震源机制结果、震源破裂过程、我国西部的地震动参数经验衰减关系及局部场地效应的影响,用考虑场地效应的震动图快速生成方法,在震后约2小时后得到玉树地震震中地区的震动图,并提供给相关部门使用.结果表明,此次地震的地震烈度特征预测如下:①烈度的展布方向NW-SE向,与玉树断裂的走向一致;②极震区的烈度为Ⅸ度,面积约为300km2;③烈度Ⅸ度区主要位于震中东南方向沿断裂走向近40km和西北方向沿断裂走向15km之间的区域;④Ⅸ度区的西北端由于局部场地条件的影响,其烈度由基岩参考面的Ⅸ度区降为土层上的Ⅷ度区;⑤Ⅷ度区面积约为3000km2;⑥Ⅶ度区的面积约为8000km2;⑦Ⅵ度区面积约为24000km2.     

“5·12”汶川8.0级地震汉源烈度异常机理的初步探讨

本文通过总结分析汉源烈度异常主要特征,初步分析了导致烈度异常的可能原因。初步研究结果表明,“5·12”汶川8．0级地震震源过程及其能量释放空间分布和场地条件是导致汉源烈度异常的主要因素,同时莫霍界面反射波S11断层破裂带的阻震及激震效应等,也可能是汉源烈度的影响因素。探索汉源烈度异常对总结特大地震烈度分布、震害特征和成灾机理具有重要意义。为此作者提出,应在震害特征总结提炼的基础上,考虑震源机制、地壳介质、场地非线性等因素,对汉源烈度异常区进行全面的数值模拟,进一步确定汉源地震烈度异常的机理。     

2021年5月21日云南漾濞MS6.4地震随机有限断层三维地震动模拟

2021年5月21日云南省大理州漾濞县发生MS6.4 地震,震中附近遭受了强烈地震破坏.为预测此次地震的地震动影响场,利用震源运动学破裂随机模型,基于随机有限断层三维地震动模拟方法,给出了此次地震中 28个触发强震动台站的三分量加速度时程模拟记录,并结合强震动观测记录,估计了此次地震的地震应力降及震源破裂过程,进一步模拟给出了此次地震中 2823 个虚拟观测点的三分量加速度时程.结果表明,模拟记录的峰值地面加速度(PGA)、峰值地面速度(PGV)与观测值接近,并体现了地震动峰值的衰减规律、近场饱和效应和破裂方向性效应;模拟与观测记录的 5%阻尼比拟加速度反应谱(PSA)的幅值接近、谱形相似,在0.05～10 s周期段,模拟记录可以很好地预测地震动.基于三分量模拟记录给出了漾濞MS 6.4 地震的仪器测定地震烈度图,与云南省地震局发布的烈度图接近,极震区烈度最高可达Ⅷ度,震源破裂方向性导致震中 SE方向的烈度普遍高于 NW方向,受局部场地条件影响沿洱海西侧出现高烈度异常区.     

伽师强震群震源破裂特征的初步分析

为深入研究1997年新疆伽师地区连续发生的强震群的震源破裂特征,利用全球数字地震台网(GDSN)宽频带数字资料及区域台网资料,较详细地研究了伽师强震群的震源机制及震源破裂特征.结果表明:伽师强震群的震源机制解主要有走滑和正倾两种破裂类型,其共同特点是主压应力轴方向沿北北东向,主张应力轴沿北西向,与区域构造应力场方向存在差异,具有明显局部特征;从震源破裂特征来看,伽师强震的滑动尺度、上升时间和持续时间均较小,震源破裂面积不大,是由一点向四周快速扩散的脆性破裂,无明显伸展方向;伽师强震群的破裂断层面为北东向,与震源深度梯度变化带、地壳接触变形梯度变化带、等烈度线以及地震扩展方向吻合;伽师强震群是在近南北向挤压环境下,在震源区附近剪切和张扭应力作用下发生的多次沿北东向的脆性快速破裂,从而造成了伽师强震群以张性破裂和左旋走滑为主的震源特征.     

软土地基上地表建筑系统的强震反应

本文导出了一种给出相对烈度在lg R~0之间的收敛解(忽略震级)的小震方程式。结合在贝加尔地区岩石抗震特性调查与文字资料和统一理论,使人们可对震源等势面进行评估。确定了在震源区边界处的地震烈度稳定性和弹性波在地壳中的传播,使得推导出从地震主要参数震级向随震中距不同的烈度定量计算的转换成为可能。获得了烈度(能通量的密度)对距离的双线性相关,给出了能通量密度和相对烈度之间的关系。求出了取决于地表建筑地基的物理特性的振动载荷烈度。在地震学角度,这种强震的定量预测方法是一种提供详细地震区划和场地小区划的可能手段之一。     

基于随机有限断层方法的唐山地震强地面运动模拟

基于动力学拐角频率的随机有限断层模型,以1976年唐山大地震的极震区为研究目标,通过梳理前人的研究成果,建立了目标区的计算模型并确定了震源模型参数,依靠目标区的局部场地资料和场地动力学参数,利用四分之一波长法,获取局部场地放大效应参数;利用随机有限断层模型地震动模拟方法,给出了唐山大地震近场强地震动场模拟结果,并与历史地震宏观烈度进行对比,结果表明:在Ⅷ、Ⅸ度影响烈度的范围与宏观资料吻合较好。     

Intensity attenuation based on earthquake fault-rupture model

Based on the statistical outcomes relevant to elliptical isoseisms given in ref. [1], the average focal depth and rupture length of fault for earthquakes with different magnitudes or epicentral intensities occurring in East and West China are discussed. A set of intensity attenuation functions appropriated to point source (regarding focal distance as the distance parameter in the attenuation law) and the line source (regarding the shortest distance from the site to rupture line or the average distance from the site to both ends of the rupture line as the distance parameter) are proposed.     

芦山地震地震动上下盘效应研究

2013年4月20日的芦山7.0级地震是继2008年5月12日汶川8.0级特大地震之后,发生在龙门山断裂带上的又一次大震级逆冲型地震.与汶川地震相比,芦山地震的发震断层没有地表出露,断层的滑动角更大,其逆冲性质更强烈.本文挑选了芦山地震中断层距小于200km的45条强震动记录,基于地震动衰减关系进行统计分析,对比了上盘和下盘台站地震动参数相对于衰减关系的对数残差.结果表明：芦山地震的上下盘效应明显,近断层上盘地震动的高频成分要高于同断层距的下盘;上盘地震动衰减要明显快于下盘.地震动衰减关系用简单的一个距离参数很难描述近场断层尺寸效应的影响,也很难模拟地震动上下盘效应.因此,在近场强地面运动模拟中,应多考虑有限断层模型,以模拟断层的尺寸效应.     

Attenuation of peak ground accelerations from the great Wenchuan earthquake

Over 800 accelerograms recorded by 272 ground-level stations during the Wenchuan earthquake are used to analyze the influence of rupture distance, local site conditions and azimuth on peak ground accelerations (PGAs). To achieve a better understanding of the characteristics of ground motions, the spatial distributions of the EW, NS and UD components of PGAs arc obtained. Comparisons between the EW and NS components, the fault-normal and fault-parallel components,and the vertical and horizontal components of PGAs are performed, and the regression formula of the vertical-to-horizontal ratio of PGAs is developed. The attenuation relationship of peak horizontal accelerations (PHAs) is compared with several contemporary attenuation relationships. In addition, an analysis of residuals is conducted to identify the potential effects of rupture distance, azimuth and site conditions on the observed values of PHAs. The analysis focuses on medium-hard soil site conditions, as they provided most of the data used in this study.     

利用PGA快速确定汶川地震破裂特征

快速确定断层破裂特征是烈度速报的一项重要技术,断层破裂特征可为烈度速报提供震源模型,提升烈度速报准确性。通过汶川地震加速度记录,提出一种快速计算震源破裂参数的方法。 假定断层为线源模型,以一定间距将断层离散化为若干子源,以震中为不动点,通过旋转获得所有断层可能的走向,通过每次移动一个子源,获得断层所有可能的破裂方式,将二者结合即可给出断层所有可能的空间分布;计算每种断层空间分布与每个台站的断层距,利用加速度记录峰值和断层距统计回归衰减关系,分析每个衰减关系的拟合残差,残差最小拟合效果最好的衰减关系所对应断层参数,能够对该次地震的地震动场有最合理的解释,也最有可能是实际地震中的断层空间分布。     

Style-of-Faulting in Ground-Motion Prediction Equations

Equations for the prediction of response spectral ordinates invariably include magnitude, distance and site classification as independent variables. A few equations also include style-of-faulting as a fourth variable, although this has an almost negligible effect on the standard deviation of the equation. Nonetheless, style-of-faulting is a useful parameter to include in ground-motion prediction equations since the rupture mechanism of future earthquakes in a particular seismic source zone can usually be defined with some confidence. Current equations including style-of-faulting use different schemes to classify fault ruptures into various categories, which leads to uncertainty and ambiguity regarding the nature and extent of the effect of focal mechanism on ground motions. European equations for spectral ordinates do not currently include style-of-faulting factors, and seismic hazard assessments in Europe often combine, in logic-tree formulations, these equations with those from western North America that do include style-of-faulting coefficients. In this article, a simple scheme is provided to allow style-of-faulting adjustments to be made for those equations that do not include coefficients for rupture mechanism, so that style-of-faulting can be fully incorporated into the hazard calculations. This also considers the case of normal fault ruptures, not modelled in any of the current Californian equations, but which are the dominant mechanism in many parts of Europe. The scheme is validated by performing new regressions on a widely used European attenuation relationship with additional terms for style-of-faulting. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.     

倾斜断层不对称分布引起的几何效应——上下盘效应

首先介绍了具有加权平均意义的均方根距离Drms. 与断层距Drup和发震断层距Dseis相比, 均方根距离可以真实地反映观测点与倾斜断层的整体靠近程度. 然后利用断层距、 发震断层距和均方根距离, 通过回归分析分别对1999年集集地震加速度峰值的上下盘效应进行研究. 残差分析表明上盘的加速度峰值明显大于相同断层距或发震断层距处下盘的加速度峰值, 而相同均方根距离处的上下盘观测点的加速度峰值没有明显差异. 这说明上下盘效应是一种由于倾斜断层的不对称分布引起的几何效应, 因此进行地震动衰减分析时, 如果采用均方根距离作为观测点与断层之间的距离标准, 上下盘效应对近断层地震动的影响可以忽略.      

四川芦山7.0级地震及其与汶川8.0级地震的关系

2013年4月20日在四川省雅安市芦山县发生M7.0级地震.根据四川省台网资料和收集的国内外相关资料,我们分析了芦山地震的基本参数、余震分布、序列衰减等特征.结果表明:芦山地震位于龙门山断裂南段,其震源力学机制显示为纯逆冲性质,与龙门山断裂构造特征相符合;芦山地震的余震较丰富,震后15天震区已发生7800多次余震,其中,5级以上余震4次,最大余震是4月21日17时5分芦山、邛崃交界M5.4级地震;余震分布形成的图形显示其长轴走向与龙门山断裂构造走向一致,余震分布显示密集区长轴约40 km,短轴约20 km.与汶川M8.0级地震在震源力学机制、破裂过程、余震空间展布以及地表破裂等对比分析后表明:芦山地震与汶川地震的震源错动类型、破裂过程、地表破裂以及余震活动等特征存在明显差异;芦山地震与汶川地震震中位置相距90 km,两次地震的余震密集区相距50 km;汶川8.0级地震造成龙门山断裂中北段较充分破裂,芦山7.0级地震则展布于龙门山断裂南段且破裂尺度有限;两者有发震构造上的联系,但两次地震是相对独立的地震事件.     

A regional near-surface high frequency spectral attenuation (kappa) model for northwestern Turkey

One approach to model the high-frequency attenuation of spectral amplitudes of S-waves is to express the observed exponential decay in terms of Kappa (κ) factor [1]. Kappa is a significant parameter used for identifying the high-frequency attenuation behavior of ground motions as well as one of the key parameters for stochastic strong ground motion simulation method. As of now, there is not a systematic investigation of the Kappa parameter based on the recently-compiled Turkish ground motions. In this study, we examine a strong ground motion dataset from Northwestern Turkey with varying source properties, site classes and epicentral distances. We manually compute κ from the S-wave portion of each record and study both horizontal and vertical kappa values. We use traditional regression techniques to describe the (potential) relationships between kappa and selected independent variables such as the site class, distance from the source or magnitude of the event. A linear effect of magnitude on kappa is not found statistically significant for the database studied herein. We express the initial findings of a regional κ model for Northwestern Turkey as a function of site class and epicentral distances. Single station analyses at selected sites confirm the regional model. Finally, we present stochastic strong motion simulations of past events in the region using the proposed kappa model. Regardless of the magnitude, source-to-site distance and local site conditions at the stations, the high-frequency spectral decay is simulated effectively at all stations considered.     

随机方法在地震烈度速报中的应用

我国地震监测台网间距大,很难实现大震发生时地震烈度分布图的快速编制.基于随机方法,利用历史小震数据反演地震动估计模型的参数,参考地震发生时获取的少量强震动数据,选取合适的震源参数,正演地震动场的分布.根据地震烈度与地震动参数的经验关系,实现地震烈度速报.本方法可以模拟大震的近断层地震动特征,对高烈度区的判断较目前常用的烈度速报方法更为合理.研究成果既可以用于首张烈度分布图的发布,还能够用于地震烈度的动态修正.