汶川地震中强震持时的特征研究

基于汶川地震断层距150 km内56个台站三分量加速度记录分析地震动重要持时的特征,并建立了持时与断层距的拟合关系。与已建立的持时公式比较,以往分析结果都大大低估了汶川地震动持时。近断层特征对地震动持时有显著影响。断层距小于30 km,上盘和下盘场点的持时明显低于平均水平;断层距大于30 km,地震动持时受到下盘效应的影响,持时较长。破裂方向性效应引起地震动持时在垂直断层方向与水平方向上的差异,同时断层破裂前方向场点的地震动持时较短,比破裂后方向场点的持时小近一倍。     

鲁甸地震强震动记录与地震动衰减模型的对比研究

利用2014年鲁甸M_S6.5地震断层距小于300 km的32个自由场地观测台站的地震动加速度记录,分析了地震动峰值加速度(PGA)和峰值速度(PGV)的空间分布特征,并对已有地震动衰减模型中的NGA-West2四个模型和1个中国川藏区模型进行了比较分析.研究表明,地震动PGA和PGV衰减最快的方向与断层主破裂方向一致.在整个断层距(R_(rup))范围内大多数台站的地震动PGA、PGV和加速度反应谱值(Sa(T=0.1、5.0 s))均位于NGA-West2四个模型预测曲线的±1倍标准差之外.PGA、PGV和Sa(T=5.0 s)的事件内残差均值在-1.43～-0.74之间.Sa(T=0.01～5.0 s)事件内残差均值在整个距离范围内均表现出系统性偏负.NGA-West2四个模型的PGA事件内残差的空间分布特征相似,其最大正值和最大负值分布区域的震源-场地方位角约为-90°和90°,与主破裂断层方向垂直,所处地势较为平坦且台站场地V_(S30)相对较大.NGA-West2四个模型总体上会较大地高估鲁甸地震整个断层距范围内各个周期尤其是短周期(T1.0 s)的地震动加速度反应谱值.考虑本地区实际地震资料的中国川藏区地震动衰减模型也会在一定程度上高估鲁甸地震大多数台站的地震动加速度反应谱值,但是相对于NGA-West2四个模型,其预测值更接近鲁甸地震的实际观测值.     

2021年云南漾濞6.4级地震近场强震动特性分析

选用2021年云南漾濞6.4级地震强震动数据,经校正预处理后,对典型记录的幅值、反应谱和持时进行分析,得到此次地震的地震动特性。结果表明:（1）与我省烈度速报系统自动产出的仪器烈度分布以及实际震害情况相比,近场测点强震动数据所计算出的仪器烈度值与快速仪器烈度分布、现场实际情况基本吻合。（2）三个分量的PGA等值线形态分布大致相似,长轴均沿西北至东南向展开,逐渐衰减,且对于PGA,在近场震中距100 km以内,主震记录高于选用的衰减关系,一定程度上体现了此地震近场高频成分的卓越特性。（3）在震中附近100 km内,结合四个强震动测点距离震中的地理位置可知:随着震中距的增大,地震反应谱峰值周期也在逐渐增大,地震动的高频成分随着距离逐渐衰减。同时,破坏最为严重的区域主要集中在东南方向,其次为西南方向,东北方向基本不受震害影响。（4）此次地震呈中长持时特点,三个分向的持时随着震中距增大而逐渐增加,在震中距超过300 km处逐渐衰减,其中北南方向的持时衰减最快,竖直方向的持时衰减最慢。（5）研究主震地震动持时空间分布,持时受场地条件影响不大,地震破裂主要是沿西北到东南向的右旋走滑,长持时分布在破裂传播方向的东北侧,破裂传播的西北侧持时较短。同时,地震动持时受上盘效应的影响较弱, 在断层上盘和下盘的持时长度没有明显差别, 持时长度都接近拟合得到的平均值。在断层附近持时很小,平均在10s左右。     

四川九寨沟7.0级地震强震动记录及特征分析

对"国家强震动台网中心"在2017年8月8日四川九寨沟7.0级地震中获取的66组强震记录进行整理、基线校正和滤波等常规处理,分析记录的幅值以及频谱特征。此次地震记录到的强震记录PGA范围0.98~185gal,最大PGA为距震中最近的51JZB(九寨百河台)NS向获取;此次地震仪器烈度范围为0.93~6.8,与四川九寨沟7.0级地震烈度图对比结果显示仪器烈度与宏观调查烈度误差在1度以内;通过观测数据与霍俊荣和第五代《中国地震动参数区划图》地震动衰减关系对比,发现霍俊荣衰减关系更适用于此次地震的加速度衰减;用克里格插值方法绘制了水平向PGA等值线分布图,发现震中附近等值线呈NW向分布;分析了不同震中距和不同场地条件下典型台站的反应谱特性。     

2016年新西兰Kaikoura M_w7.8地震动参数分布特征研究

2016年11月13日发生在新西兰的M_w7.8地震是一起由多个破裂组成的复杂地震事件,地震持续时间长,滑移速率慢,辐射能少,使得整体的加速度峰值偏小。结合断层的滑移分布,对记录到的强地面运动进行分析发现,地震的影响范围主要集中在南岛东北部,具有很明显的方向性效应,断层沿着震中向东北方向进行滑动,在东西两侧的影响较小,沿断层滑动方向上地震动峰值大,CAV和Arias烈度也主要分布在沿着断层破裂方向上,具有两个明显峰值区,这和断层滑移量分布相一致,在断层滑移量影响范围外,Arias烈度和CAV迅速衰减到零,最大值都集中在最大破裂所在的WDFS台站附近。结合地震动预测方程进行分析发现,在100 km以内,地震动预测方程与PGA有较好的对应关系,但随着断层距的增加,在100 km以上,观测值逐渐低于地震动预测方程。综合研究表明,地震动参数主要受到断层滑移量和断层距的影响,且滑移量的影响要大于断层距的影响。     

汶川地震近场加速度基本参数的方向性特征

以2008年5月12日的Ms8.0级汶川地震强震记录为基础,根据场地条件和断层距,选取198组三分量近场加速度记录,按照台站相对于破裂传播方向的位置将其划分为破裂前方和破裂后方两类场点.为了考虑破裂传播的方向性和地震辐射图对地震动不同分量的影响,将每组地震动的两个正交水平分量旋转成为垂直断层走向和平行断层走向的分量,然...     

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。     

PGV/PGA和PGD/PGA随震级和震中距变化的研究

以太平洋地震工程研究中心(PEER)和强震动观测系统组织委员会(COSMOS)记录的13次地震的486个台站的三分量地震动峰值数据为基础,按照震级和震中距大小将其分类,得到地震动的峰值比PGV/PGA和PGD/PGA与震级和震中距的关系。结果表明:峰值比随着震级的增大而增大,随着震中距的增大也增大。最后给出了峰值比与震级和震中距的衰减关系,以供抗震设计参考使用。     

2018年2月6日花莲M_W6.4地震近场地震动方向性效应

利用中国台湾省内222个强震动台站以及Palert地震预警系统520个台站所观测的三分量加速度记录,研究此次花莲M_W6.4地震近场强地震动空间分布和衰减特征,将观测结果与美国NGA-West2地震动经验预测模型进行对比,揭示此次台湾花莲地震近场地震动的长周期特点,基于回归残差分析研究地震动峰值加速度(PGA)、峰值速度(PGV)和不同周期地震动的空间分布差异,定量考察近场地震动的方向性效应.研究结果表明:(1)整体上此次地震的近场PGV观测值和周期1.0s以上的长周期加速度谱值与美国NGA-West2地震动预测模型结果接近,PGA观测值和周期小于1.0s的加速度反应谱略低于预测模型结果.从空间分布来看,周期1.0s以上的长周期地震动在断层的不同方位有系统性差异,在破裂传播前方(震中西南方位),周期大于1.0s时的反应谱明显高于美国NGA-West2地震动经验预测模型,在破裂传播后方(震中东北方位),周期大于1.0s时的反应谱低于经验预测模型,表明此次地震近场地震动具有显著的方向性效应.(2)破裂传播的方向性效应主要影响周期超过1.0s的长周期,而对PGA以及周期小于1.0s的短周期地震动影响较弱.在破裂传播前方,周期1.0～10.0s的加速度反应谱值被增强到整体观测平均水平的1.16～1.52倍;在破裂传播后方,周期1.0～10.0s的加速度反应谱值被减弱到整体观测平均水平的0.36～0.70倍.(3)此次地震破裂方向性效应的影响表现出明显的窄带效应,破裂方向性的影响(包括破裂传播前方的增强作用和破裂传播后方的减弱作用)在周期T=3.0s时达到最大,在该周期破裂传播前方的增强系数为1.52,破裂传播后方的减弱系数为0.36.从周期T=3.0s到10.0s,破裂方向性效应的影响随周期增大总体上呈减弱趋势,这与2016年日本熊本M_W7.0地震破裂方向性效应的影响特点显著不同.     

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.     

基于EPA的重大工程设计地震动确定

根据第四代《中国地震动参数区划图》编制中采用有效峰值加速度(EPA)的特点,结合概率性方法和确定性方法优点,建议了确定重大工程场点设定地震的原则和方法。该方法根据危险一致的原则选定最大贡献潜源,利用震级空间联合分布函数确定设定地震震级、震中距,最后根据震级、震中距和地震动衰减关系确定设计地震动反应谱。     

剪切破裂源及其近场影响

本文利用有限差分法对垂直走滑断层和垂直倾滑断层两种剪切破裂源在不同埋深和不同破裂尺度(指垂直于地面方向上断层尺度)情况下的近场理论地震图进行了讨论,并得到了地表不同震中距处的加速度付氏谱。通过对上述两种源所产生的近场效应的对比分析,本文得到了以下初步结果: (1) 在埋深相同,断层面宽度相同的情况下,垂直走滑断层源对近场地表的影响比垂直倾滑断层源大。(2) 在垂直倾滑断层源的埋深、破裂尺度相同的情况下,在地表同一震中距处产生的水平位移要比垂直位移大。(3) 两种破裂源在地表同一震中距处产生的位移的最大振幅随破裂尺度的增大而增大,且近似为线性关系;在极震区内不同震中距处产生的位移的最大振幅随震中距的增大而减小,且随震中距的变化率在减小;在地表不同震中距处产生的加速度的付氏谱的主峰周期随震中距的增大而变长,随破裂的增大,付氏谱中主峰周期也加长,且长周期成份愈多;随着破裂源埋深的增加,地表不同震中距处产生的位移的最大振幅变小,即等震线变疏。(4) 走滑断层源产生的加速度付氏谱的主峰周期比倾滑断层源长。     

基于实时观测数据快速判定地震破裂方向的方法研究

针对地震烈度速报工作中快速评估大震断层破裂方向的需求,使用我国西部多个地震的观测资料,根据有限移动源理论,利用趋势面分析方法探讨了震中一定范围内台站初始P波参数的方向差异特征,提出一种利用初始P波快速判定地震破裂断层方向的方法。并通过断层距模型和最小二乘法,统计回归最优拟合参数以确定地震断层破裂方式。通过实际震例对比分析了根据所提方法获得的判定结果与实际地震断层破裂分布的吻合度,证实了方法的可用性。本研究为利用地震实时监测资料快速进行地震断层破裂方向判定提供了新思路,可为地震烈度速报中破裂方向的快速判定和动态修正提供参考。     

2023年山东平原MS 5.5地震宽频带面波震级和近场地震动反应谱空间分布特征分析

2023年8月6日山东平原发生M_S 5.5地震,中国地震台网中心获得丰富的测震和强震台站三分量波形数据。使用2°—10°震中距范围内80个台站的宽频带垂直向速度记录,测量该地震的宽频带面波震级;使用震中距200 km范围内1 278个强震仪和简易烈度计三分量记录,计算近场强震动加速度反应谱值。结果表明,宽频带面波震级M₍S(BB))平均值为5.5,震中西南侧台站测定震级相对偏小,偏大台站多分布在东北侧。近场强震动加速度反应谱呈NE—SW走向的条带状分布特征,沿断层破裂方向衰减慢,垂直断层方向衰减快。宽频带面波震级和加速度反应谱的空间分布特征支持本次地震以东北向单侧破裂为主,对照震中区地震断层资料,本次地震可能属于高唐和陵县—阳信隐伏断裂体系。     

2021年5月22日玛多MS 7.4地震地震动特征

为了研究2021年5月22日玛多M_S 7.4地震地震动特征,收集16个强震台的峰值加速度和其中9个台的强震波形数据,利用峰值加速度衰减及反应谱等分析玛多M_S 7.4地震强震动特征。结果表明,多数台站的PGA值都随震中距的增大而平稳下降,PGA的衰减特征与青藏区衰减关系间有较好的一致性;土层台与基岩台的加速度反应谱明显不同,震中距越小,短周期高频成分越多,衰减越快,震中距越大,长周期高频成分越少,衰减越慢;加速度反应谱的水平向与竖向比值曲线在4 s内呈现两峰一谷的现象,初步认为,距发震断层较近的野马滩1号大桥所受到的破坏及水泥路面的明显错断受水平向地震动作用的影响更大。     

2016年8月24日意大利MW6.2地震近场地震动方向性效应

为研究2016年8月24日意大利中部M_W6.2地震的断层破裂方向性效应, 依据断层走向将强震动观测台站划分为SE和NW两组, 比较两组记录的地面峰值加速度PGA、 地面峰值速度PGV、 拟加速度反应谱PSA和重要持时D_SR. 结果显示: NW组观测到的PGA, PGV和PSA普遍大于SE组, PGA和PGV的观测值与预测值的残差随方位角变化明显; NW组观测到的D_SR值整体小于SE组, 由此推断此次地震存在明显的方向性效应． 在此基础上, 采用反演方法, 确定了该地震的震源为双向非对称破裂, 主破裂方向大约介于345°—360°之间, 主破裂长度约占整个破裂的70%—80%, 破裂速度为2.2—2.5 km/s, 反演结果印证了两组台站数据的地震动参数差异是由断层破裂方向效应所引起的．      

2014年云南鲁甸M_W6.1地震:一次共轭破裂地震

烈度与余震分布显示2014年云南鲁甸MW6.1(MS6.5)地震的发震构造较复杂.为深入了解鲁甸地震的发震断层与破裂特征,本文考虑了单一断层破裂和共轭断层破裂的情况,对震中距250km范围内的近震资料(宽频带资料和强震资料)和远震体波资料进行了反演,得到了鲁甸地震的破裂过程,探讨了滑动分布与余震分布之间的关系.根据反演得到的滑动分布、震源时间函数和波形拟合,认为鲁甸地震是一次在北西向主压应力与北东向主张应力的统一应力场下发生的两条共轭断层先后破裂的一次复杂地震事件.在破裂开始后0~2s,破裂主要发生在ENE—WSW向(近东西向)的断层上,随后NNW—SSE向(近南北向)断层开始破裂,释放了大部分的地震矩.由于近南北向断层南段(即震中以南)的破裂规模较大,且以左旋走滑为主,对近东西向断层的西段起到了一定程度的解锁作用,可能是震中以西无明显主震破裂但存在密集余震分布的主要原因.     

近断层地震动加速度峰值衰减规律的研究

提出了近断层地面运动的衰减模型,对全球范围内6．0≤Mw≤7．6且震源深度均小于20km的636条地震动加速度峰值进行了统计分析,确定了本文研究的近断层区域为断层距25km,利用此范围内的440条记录进行了近断层加速度衰减规律的研究。水平地震记录分为硬土和软土两种场地类型,竖向地震记录只考虑土层场地,利用最小二乘法进行数据拟合分析,得到PGA随断层距和震源深度变化在不同震级处形成的衰减曲面,分析了近断层处水平、竖向的PGA以及竖向与水平PGA之比(V／H)的衰减规律。     

日本北海道胆振东部MW6.6地震近断层地震动的上盘效应

上盘效应是近断层地震动的主要特性之一,而目前就上盘效应的定量研究较少。本文利用日本K-NET和KiK-net强震动台网获取的近场强震动加速度记录,定量研究了北海道M_W6.6地震的上盘效应对地震动PGA、PGV和不同周期的加速度反应谱值空间分布和衰减特征的影响,探讨地震动上盘效应的特征及其影响范围,并将上、下盘观测结果与地震动预测经验模型进行对比。研究结果表明：(1)在断层距小于45 km时,此次北海道地震具有显著的上盘效应特征,断层上盘记录的PGA、PGV和加速度反应谱值明显大于下盘和中间区域的地震动观测值,且高于本次地震的平均值。上盘效应影响范围与震源破裂过程反演得到的断层尺度相吻合。(2)断层上盘的PGA观测值高于此次地震平均水平的对数偏差为0.61±0.16,这与1994年北岭地震和1999年集集地震等逆冲型地震的影响水平接近。上盘记录的PGV高于平均水平的对数偏差为0.39±0.12,即高于平均水平约35%。上盘观测地震动在周期T为0.2、0.5、1.0、2.0、3.0、5.0 s时的加速度反应谱值高于平均水平的对数偏差分别为0.33±0.19、0.54±...     

断层破裂速度对地震动及其地震灾害影响的有限单元法模拟

断层破裂传播速度通常会影响强地面运动加速度的空间分布及地震的灾害程度,但究竟是如何影响的,目前未见全面的定量分析.为此,本研究设断层破裂速度从小到大发生改变(从亚剪切波速度到超剪切破裂速度),同时利用有限元方法计算在不同破裂传播速度的情况下,破裂产生的地震动及强地面运动峰值加速度(PGA)的空间分布,计算时保持在所有情...