海底地震动估计的一个流体力学基础

本文给出了平板上方有限厚粘流层非定常层流问题的三个基本情形的精确解;接着用差分法计算了海水受海底地面运动激扰时的流场分布,也用分域迭代解法计算了海水-海床土耦联体系的地震反应;作为补充,最后还讨论了Stokes问题。研究结果表明,海水的粘性对海床土地震反应的影响可以略去不计,在估计海底地震动参数的工作中海水可以作为理想流体来处理。     

地震危险性概率分析方法:存在的问题和纠正

地震危险性概率分析(PSHA)是目前最广泛应用于地震灾害与风险性评估的方法。然而它在计算中却存在着一个错误:把强地面运动衰减关系(一个函数)的条件超越概率等同于强地面运动误差(一个变量)的超越概率。这个错误导致了运用强地面运动误差(空间分布特征)去外推强地面运动的发生(时间分布特征)或称之为遍历性假设,同时也造成了对PSHA理解和应用上的困难。本文推导出新的灾害计算方法(称之为KY-PSHA)来纠正这种错误。     

用经验格林函数法模拟2008年日本岩手县地震强地面运动

1 研究背景 众所周知,大地震中的近场强地面运动对近断层的建筑物和工业装备破坏十分剧烈,但是长期以来由于近场强地面运动记录的缺乏,人们对其特征了解甚少.而且现有的震源动力学计算方法受到缺乏地下三维速度结构的准确信息和本身计算能力所限,模拟出的地震波的高频部分不足.     

调查拓宽了海啸研究方法

苏门答腊地震和海啸近海调查（SEA-TOS）调研了2004年12月26日苏门答腊地震附近的海底区域。从早期的数据来看，此次地震仅仅发生了小的地面运动。由此引出的主要问题是，由苏门答腊地震产生的巨大能量如何能够在相对短的距离内消散，以及此次地面运动是否是以其他活跃边缘为特性。     

某正倾滑断层引起的近断层强地面运动的有限元数值模拟

本文使用与文献[1]相同的数值模拟方法,预测了某城市设定矩震级为MW=6.75的活断层产生的近断层强地面运动。主要定性计算结果是:正倾滑断层(倾角δ=75°)产生的近断层强地面运动也不同程度地存在上盘效应、F ling Step效应、速度大脉冲效应和竖向效应。表明本文采用的震源模型和计算方法可以实际应用于预测城市近断层强地面运动影响场。     

三维地形对地震地面运动的影响

本文从行波观点研究了小尺度三维地形对地震地面运动的影响。在数值计算中应用了三维化二维的解法和人工进射边界的处理方法,以减少计算时间和算机存贮量。主要研究结果如下:当输入水平地面运动时,孤立小山包将发生整体摇动,这一摇动的周期正是山顶和自由场地面运动振幅谱之比的峰值所对应的周期T_0。当H/R=1/3-2/3时(H为山包高度,R为山底半径),T_0=3.2R/β(β为横波速度)。这一卓越周期的存在导致山顶运动较自由场地面放大100—400％。当输入竖向地面运动时,不再出现明显的山体整体振动,山顶竖向运动较自由场地面放大40—125％。地表凹陷对水平或垂直地面运动的影响远小于具有同一尺度山包的影响,在凹陷边沿附近,地面运动稍有放大(约25％),凹陷底部的运动一般减小。比较了三维理论结果和二维模式的类似研究结果。联系地震宏观现象时论了两者的差异。理论结果和在一个孤立山包的山顶和山底洞内取得的1975年海城地震的余震记录做了对比,结果表明两者合理地一致。最后,讨论了数值计算中遇到的几个主要问题。     

复合地震源模拟强地面运动-以1679年三河-平谷Memssub8.0地震为例

利用复合震源模型和人工合成地震图的算法， 以1679年三河——平谷Ms8.0地震为例，计算了北京地区的宽频带强地面运动. 其结果可为今后该地区的地震危险性评估和工程抗震提供一定的物理参数. 通过考察该地区的地质与地球物理区域背景， 利用计算机数值模拟的方法, 对北纬39.3deg;~41.1deg;东经115.35deg;~117.55deg;所围限的北京范围进行了设定地震的仿真模拟，并合成了强地面运动. 通过分析影响强地面运动的几个关键因素，给出了北京地区强地面运动峰值加速度和速度分布特征，比较了合成强地面运动记录与通过衰减关系计算所得的结果. 同时，还对复合震源模型的优点和局限性给出了充分的讨论. 利用数值模拟方法所得的较为真实的强地面运动参数，即加速度、速度、位移和时程特征，可为北京地区工程建设的抗震设计、救援设施的选址、以及金融及保险部门的风险性评估提供一定的依据.      

用小震估计强地面运动

引言虽然我们能够使用不同的正演模拟技术成功地模拟低频地面运动,但使用目前的计算技术和关于地球结构知识对3～5Hz以上频率地面反应的确定性模拟仍是一个未能解决的课题。最近,我们在多源模型(Tumarkin and Archuleta,1994)的基础上发展了一种地面运动预测的经验方法。利用多种经验格林函数方法的思路都是利     

层状介质中有限震源引起的地面运动的计算对点源情形的拓展

从分层均匀介质中地震波传播的基本理论出发, 参考已有的利用广义反射透射系数矩阵方法计算分层均匀介质中点源引起的地面运动的方法和程序, 考虑了任意几何特征的有限震源及有限震源的震源机制随时间和空间发生变化的可能性, 并考虑了并行计算的发展方向, 本文对点源情况下的计算流程进行了改进, 重新设计编写了计算程序GRTMatSyn, 使其不但适应于点源的情形, 也适应于任意几何形状的、 有限的、 震源机制随时间和空间变化的有限震源的情形． 为了验证该程序的可靠性和计算效率, 设计了必要的有限震源模型和观测点分布, 计算了地面运动, 并与已有的被广泛认可的计算有限平面断层引起的地面运动的程序CompSyn的计算结果进行了对比分析． 结果表明, GRTMatSyn的计算结果可靠、 计算效率较高．      

竖向断层对场地地面运动的影响

本文采用二维显式有限元结合透射边界的数值方法,考虑均匀弹性半空间内存在着不同宽度及深度的断层,由下向上分别垂直和斜(30°)入射一个脉冲波,研究非发震断层地面运动的一些特点。通过计算断层内外地震地面运动传递函数的幅值谱,并与自由场反应对比,以说明竖向断层对地震波传播和附近地面运动的影响,在此基础上进一步对断层周边一般结构抗震设计是否要考虑断层影响提出了几点建议。     

依据海底地震仪的观测确定地方震震级

引言绝大多数地震发生在大洋和海底。这些地震基本上都是由大量地面地震台站记录下来的。然而,从60年代就开始不断尝试用各种海底地震仪进行短期,有时是长期的地震记录(1985,1986)。积累的经验说明了海底记录条件与地面记录     

三维竖向断层场地对地面运动的影响

实际工程场地中的断层通常具有三维尺寸,应进行三维分析。本文考虑均匀弹性半空间内存在不同长度、深度的三维断层,由下向上垂直入射一个脉冲波,主要采用三维时域显式有限元结合透射人工边界的方法及相应编写的三维显示有限元波动程序DSI3,计算断层附近地震地面运动的时程反应,研究含有三维断层场地地面运动的一些特点,并与自由场反应对比,以说明三维竖向断层对地震波传播的特点和对断层附近地面运动的影响。     

近场强地面运动研究

近场地震记录是获取震源过程信息和预测强地面运动的重要资料来源,综合地震图是解释地震图的有效工具。本文综合介绍了近场综合地震图的计算方法,以及用近场地震记录研究震源过程,预测强地面运动的主要途径和一些研究结果。     

海沟后退对地幔对流的影响

本文分析了有海底扩张无海沟后退、有海沟后退无海底扩张以及海底扩张与海沟后退共存等３种情况下，俯冲板片运动与海沟迁移的关系．用幂律流体有限元方法计算海沟后退对地幔对流的影响．地幔有效粘度除依赖应力偏张量的第二不变量以外，尚与温度、压力（含流体静压力和流动压力）有关．计算表明，对流环、高流动负压区以及低粘区的个数和位置，均受控于海沟是否后退以及海底是否扩张；温度场与海沟后退无明显关系．流动压力对形成洋中脊和弧后火山、驱动地幔对流以及维持板片的倾斜角度都具有重要意义．     

用Matlab软件内部函数校正强震记录的探讨

在标准化结构反应谱时,需要准确地确定地面地震动峰值。而在地震期间,测量地面运动时采集到的地震动加速度时程数据由于种种原因存在基线漂移问题,导致所测数据不能真实反映地面运动．由此难以确定真实地面运动峰值。通过对地震动加速度数据拟合,根据拟合后的数据计算地震速度及位移．并将计算结果分别与利用已有基线修正方法求得的速度及位移进行对比．从而确定最佳拟合次数,消除基线漂移造成影响。研究结果表明,经12次拟合修正地震动加速度求得的地震动位移峰值可用于相对位移反应谱标准化。     

海底地震仪的标定

为了提高海底地震仪(OBS)测量海底运动的精度,在海底对地震仪系统进行标定。标定夯为两部分:(1)求出记录数据与地震检波器运动有关的仪器传递函数;(2)求出因地震仪的存在对海底运动的影响。利用—已知的宽度为τ秒的方波序列组成的电信号,输入地     

基于伪谱和有限差分混合方法的兰州盆地强地面运动二维数值模拟

利用伪谱和有限差分混合方法对兰州盆地进行二维强地面运动模拟.假设3个不同的震源深度5、10、20 km的同一地震下,以一个5层的二维剖面作为模型,以此来研究地震波传播过程并分析复杂的二维非均质路径效应,以及局部地下速度构造对强地面运动振幅加乘的影响,从而了解路径效应对强地面运动最大峰值位移的影响程度.研究结果显示:伪谱和有限差分混合方法模拟地震波场结合了有限差分法和伪谱法的优点,弥补了二者的不足,能较好地处理介质不连续面的计算,同时保证了和伪谱法相当的计算精度.通过地震波场模拟可知沉积盆地的强地面运动较基岩相比具有放大效应,震源深度的不同对兰州盆地垂直分量地面最大峰值位移影响较大,在震源深度为5 km时最小,为0.06 cm;震源深度10 km时在水平剖面30～55 km范围内峰值位移最大,达到0.14 cm;但对水平分量的峰值位移影响较小.     

一种利用单台强震记录计算任意场地三分量地面运动的方法

本文利用近场理论格林函数反褶积的方法计算土层的地震反应.解答中包含了产生地面运动的各种反射、透射和转换波震相,也计入了土层与基底介质的相互作用.将计算的土层响应与已获得的近场加速度记录褶积,可算出不同土层场地上垂直向和水平向三分量的地面运动.文中利用1982年卢龙地震的近场加速度记录,检验了方法的可行性.     

一种利用单台强震记录计算任意场地三分量地面运动的方法

本文利用近场理论格林函数反褶积的方法计算土层的地震反应.解答中包含了产生地面运动的各种反射、透射和转换波震相,也计入了土层与基底介质的相互作用.将计算的土层响应与已获得的近场加速度记录褶积,可算出不同土层场地上垂直向和水平向三分量的地面运动.文中利用1982年卢龙地震的近场加速度记录,检验了方法的可行性.     

强地面运动预测的现状与展望

介绍了基于断层破裂扩展的强地面运动预测方法的可行性。通过对该方法的几次实际应用，指出了其相对于工程上采用的经验方法的优缺点。对于实际的工程问题，我们认为模拟技术本身是可行的。当一个场地有详细的震源模型和沉积层结构模型时，能复现出与观测波形相似的强地面运动波形。然而，我们还没有足够的关于目标场地的未来地震的震源模型和沉积层结构模型方面的信息。在对未来地震引起的地面运动预测工作中，由于模拟模型的缺陷或不确定性，强地面运动预测结果的置信度较小。由实际地震产生的强地面运动强烈依赖于断层破裂过程的场地条件。现有的经验方法得出的是过去地面运动的均值特性曲线。它既不是特定震源的地面运动，也不是具体场地的地面运动。我们必须用能够解释实际特定场地的地面运动方法来评价强地面运动。为了获得比经验方法更优越的方法，在研究断层破裂过程和沉积层结构中，重要的是减少预测的不确定性。