可控震源非线性扫描地震响应的数值模拟

讨论了几种非线性扫描信号自相关函数的旁瓣特性.对可控震源非线性扫描的地震响应进行了数值模拟.当震源扫描持续时间是检波器接收时间的一半时,相关运算把反射扫描信号压缩成脉冲信号的效果是显著的.有限度地增加震源扫描持续时间以及与之相适应的接收时间可以使反射扫描信号得到进一步的压缩,但在固定扫描与接收时间的条件下,增加采样点个数对反射扫描信号的压缩并不起作用.采用具有低频相关子波特性的非线性扫描震源信号,将有利于相关噪声的消除.模拟结果还证实了二次扫描在某些特定条件下会出现鞍点效应这样一个事实.     

地震复杂性成因的数值模拟

以最简单的弹簧滑块模型为理论基础,由完全确定性的动力学公式出发,采用细胞自动机技术,研究模拟地震序列时、空、强复杂性的成因。当中公有非线性动力学因素时,模拟序列的时空强特征十分复杂,当引入弹性结构的不均匀性,模拟大事件的空间和强度特征明显受控于断层的不均匀性。由模拟结果推测认为地震的复杂性是由于地球的不均匀性和断层破裂的非线性动力学相互作用而引起的。     

汶川Ms8.0地震同震效应的三维非线性数值模拟分析

基于多学科的研究成果,充分考虑对地质构造运动和地震活动起着重要作用的活动断裂,采用接触摩擦分析理论处理活动断裂的力学特征,建立了川滇地区活动断裂三维非线性有限元模型.模型中包含的22条活动断裂均采用接触摩擦单元处理,整个3-D模型划分为单元37233个,节点10469个.     

地震前兆复杂性的数值模拟研究

本文选用向各异性的准弹性介质模型和震源组合模型，应用有限元数模拟方法，研究了短阶临阶段地震前兆的复杂性。给出：临震异常的显现程度取决于观测点距发震构造的贴近程度。观测点赵接近发震构造，异常越明显。在时间分布上，异常先在外围出现后在震中区出现，呈现为异常从外转播的特征。此外，对于在同一观测点上的多手段（多种物理量）观测，由于不同物理量各自依赖于孕震过程中不同的变化因子，因此，同一观测点上的不同物理量     

表层地质引起的地震动增幅及其数值模拟

表层地质对地震波传播影响的研究近年来十分引人注目。本文综述了国外一维及二，三维模型用于分析实际场地地震动增幅的新成果，并对该问题的研究作了评述和展望。     

地震活动性研究中的非线性动力学模型

本文利用非线性动力学模型研究了断层带的地震活动特性.断层系由多个耦合非线性单元模拟,每个基本单元由Maxwell体和刚性滑块组成.滑块的运动满足静、动摩擦强度本构关系.理论模拟的地震活动在短时间内是随机的,但当时间尺度足够大时,断层带的总体活动表现出某种规律性.多数实际观测到的地震活动现象均在这些非线性动力学模型中出现. 本文提出转换概率的观点来度量断层间和孕震区间的地震转移.模拟中发现活动地震带中存在条件安全区,这可能对地震预报的实践有重要的意义.     

地震活动性研究中的非线性动力学模型

本文利用非线性动力学模型研究了断层带的地震活动特性.断层系由多个耦合非线性单元模拟,每个基本单元由Maxwell体和刚性滑块组成.滑块的运动满足静、动摩擦强度本构关系.理论模拟的地震活动在短时间内是随机的,但当时间尺度足够大时,断层带的总体活动表现出某种规律性.多数实际观测到的地震活动现象均在这些非线性动力学模型中出现. 本文提出转换概率的观点来度量断层间和孕震区间的地震转移.模拟中发现活动地震带中存在条件安全区,这可能对地震预报的实践有重要的意义.     

团树断层场地地震反应的数值模拟

团树断层场地在多次地震中出现了烈度异常。为了弄清烈度异常的原因，应用显式有限元方法，数值模拟了在脉冲地震波斜入射情形下断层场地的地震反应。结果表明：在基岩山脚附近土层场地地震动放大比基岩山区平均高4倍、比远离基岩山脚土层场地平均高2倍，与历史震害分布有较好的对应。     

2008年青海大柴旦Mw6.3地震地面运动模拟

2008年11月10日在青海柴达木盆地北缘发生了大柴旦M_W6.3地震,为了研究该地震的区域地震波传播与地面运动特征,本文利用地质资料和地壳速度结构研究成果,构建了柴达木盆地及周边区域三维传播介质模型,采用有限差分方法模拟了大柴旦地震波场传播过程以及地面运动分布特征.结果表明,柴达木盆地对波场传播有明显影响,表现为地震波传入盆地后在边界产生次生面波,盆地沉积物对地震波具有围陷作用,地震地面运动在盆地内振幅增大、持时延长.模拟结果给出的地震地面运动峰值速度分布以及理论地震图均和观测结果符合较好,反映数值模拟较好地给出了观测地面运动的主要特征以及传播介质模型的合理性.     

地震海啸传播过程数值模拟研究

运用数值模拟的方法,对常水深4 000 m,8.0级纯倾滑直立断层触发的地震海啸,在大洋中传播的前2 000 s各时刻的形态以及峰值进行研究.结果表明,地震海啸产生后的前1 000 s左右的时间内,存在数值震荡,幅值先快速衰减,再逐渐增大,此后,幅值随着时间的推移缓慢衰减.     

地震液化区桥台滑坡数值模拟

桥台在桥梁系统中占据重要位置,桥台的稳定性直接影响到桥梁的抗震性能。在国内外大量震害中发现大量由桥台破坏引起的桥梁损坏,而且这些破坏常常伴随着由于液化引起的地面大变形。为研究液化场地中桥台滑坡机理,采用完全耦合的有效应力分析方法,利用修正的PasterZienkiewicz Mark-Ⅲ模型来模拟砂土在地震荷载作用下的液化特性。研究台顶梁重和液化层位置对桥台位移的影响,并分析夯实作用对砂土液化的影响。结果表明:模拟得出结果与振动台试验结果基本一致,而且简单的夯实不能降低砂土液化的风险。     

自贡西山公园山脊场地地形和土层效应数值模拟

利用自贡地形影响强震动观测台阵在汶川地震中获得的强震动记录,以位于山脚下基岩上的台站为参考点,采用传统谱比法对场地放大效应进行了初步分析;同时用显式有限元-有限差分方法模拟了自贡西山公园山脊场地地形和土层的地震动效应,并进行了数值模拟结果与强震动观测结果的对比分析.结果表明:上覆土层对地震动的放大作用相对于地形变化的放大作用更为明显;地形对地震动水平分量的放大效应要明显于对竖直分量的放大效应;采用二维模型对上覆土层的模拟与观测结果较吻合,对于基岩介质部分的模拟在低频范围内也能反映山脊地形对地震动的影响.     

上月壳中的散射引起月震尾波的数值模拟研究

在阿波罗月震记录中普遍存在着强烈持久的尾波信号,这样的波形特征无法用均匀分层月球模型解释.一个普遍被接受的解释是月震尾波由月球浅层结构对月震波的散射引起.我们采用基于交错网格的伪谱和有限差分混合方法模拟研究非均匀上月壳对月震波的散射效应,在此基础上解释月震尾波的形成机制,并估计出上月壳速度扰动的强度.我们发现,在均匀分层模型基础上,进一步考虑上月壳中的非均匀结构对月震波的散射效应,能有效地解释月震信号中强烈持久的尾波.我们认为月震尾波可能是由上月壳中的低波速、低衰减和散射这三个因素的共同作用所引起.采用不同的扰动标准差模拟上月壳的非均匀性,并比较模拟波形与真实月震图的相似程度,我们发现上月壳中速度扰动的标准差应该在3%到5%之间,很可能接近于3%.     

浮放设备地震滑移反应数值模拟研究

以前人研究建立的浮放设备滑移反应分析理论为基础,给出了浮放设备在水平和竖向地震输入下滑移反应运动微分方程,选取连续型的库仑摩擦力模型,采用Runge-Kutta法求解浮放设备地震滑移反应运动微分方程,可以得到浮放设备在地震作用下的绝对加速度、相对速度和相对位移反应时程。采用编制的计算程序,进行了浮放设备地震滑移反应参数影响研究,结果表明:浮放设备水平滑移反应随着水平地震地面输入或楼层反应输入的增大而增大,随着设备与支撑面之间摩擦系数的增大而减小;当水平向输入加速度峰值大于0.3g时,需要考虑竖向激励的影响。     

铲形正断层特征数值模拟及其与地震机制的研究

铲形正断层是伸展构造区最普遍、最基本的断层构造。本应用近年来先进的LDDA方法对断层的运动效应进行数值模拟，着重探讨了铲形正断层的几何学和运动学特征，并且依据断层带附近剪应力集中的情况，对铲形正断层与地震机制的关系进行了讨论。这些探讨对于深入认识伸展构造区地震的形成机制和动力学环境具有重要的借鉴意义。     

柴达木盆地东部地震地面运动放大效应

柴达木盆地是青藏高原东北部大型断陷山间盆地,该地区的流动观测记录了2008年11月10日发生于大柴旦附近的M_W6.3地震。和附近的基岩上的记录相比,盆地内部的记录显示出非常显著的地面运动放大效应,表现为峰值速度的增大、持续时间的延长,其呈现出长持续时间的后续震相。傅里叶频谱分析表明盆地内部显著的后续震相的频率和直达波相比较低,地面质点运动轨迹图显示后续震相为面波运动特征。为了解释地面运动的差异,构建二维模型,通过交错网格高阶有限差分方法计算了地震波在盆地内部的传播过程,结果显示盆地内部低速层的存在造成直达波的放大以及多次反射与转换,盆地边缘结构造成的波的相干叠加产生了强烈的次生面波,其低频、大振幅、长持续时间的特征是盆地内部地面运动放大的主要原因。     

起伏地表下地震波传播数值模拟方法研究进展

起伏地表是地震数据的采集、处理和解释中普遍遇到的难题.起伏地表下的地震波传播数值模拟,对起伏地表观测的地震资料处理解释有重要意义.地震波场模拟和地震波走时场分别描述地震波的动力学和运动学信息,为研究地震波传播理论的两种重要途径.本文从地震波场和地震波走时场两方面回顾和总结了起伏地表下的地震波传播数值模拟方法的研究进展,并展示了该领域的一些最新研究成果,为使读者能从中找到突破点,为起伏地表这一勘探领域的经典难题做出贡献.     

应力扰动对地震周期和地震矩影响的数值模拟

利用二维有限元数值模型,结合断层滑移弱化摩擦准则对断层滑动规律以及应力扰动对其影响进行了研究．数值计算结果表明,在均匀应力分布情况下, 平面断层滑动显示出典型的特征地震规律,断层面上的应力扰动对断层滑动规律产生影响,压应力增加明显延迟地震的发生时间,并增加地震释放的能量．应力扰动发生在地震破裂临界区时的影响比在震前滑移区时的影响显著．当发生在地震滑移区时,若应力扰动足够大,则压应力增大会造成地震发生时部分动力断层被暂时锁住,使得地震释放的能量变小,但可增加后续地震的能量; 而压应力减小则可导致地震规律产生更加复杂的变化,会即时触发地震．如果应力扰动发生在一个地震周期的早期,则触发的地震较小,但可导致随后的地震提前发生; 如果应力扰动发生在一个地震周期的后期,则会触发大地震．当应力扰动位于震前滑移区或破裂临界区时,小的扰动也可能产生类似的效果．应力扰动产生越晚,这种影响也越明显．应力扰动发生在破裂临界区的影响最明显．应力扰动的影响一般主要集中在应力发生扰动后的1—2个地震周期内．后续地震基本恢复无应力扰动时的特征地震规律．      

用于地震数值模拟研究的数据库及应用平台

数值模拟已经渗透到地震学研究的各个重大领域,随着信息时代数字技术的高速发展,充分利用数字信息资源,开展多学科的综合研究已成为地震学研究发展的趋势.利用数值模拟的手段,将多学科的观测资料、实验结果和理论分析有机地结合起来,将会极大地开拓解决重大地震学问题的能力,必将推动对危害人类的强地震的预测预报从经验性向物理的、数字的预报转变.该平台提供面波频散信息,中国及邻区三维速度模型,中国大陆震源机制解,断层构造,地震波形,地震目录,地震台站,以及仪器响应信息等丰富的地震学基础数据和研究成果,可以利用这些信息构建比较合理的地球模型和尽可能多的约束条件,并进行地壳形变和地震过程的数值模拟;可以在该应用平台开展地球介质各向异性分析,面波层析成像,面波偏振分析,面波时频分析,以及射线追踪等与地球内部结构有关的研究.同时,这也是一个交流平台,研究人员可以利用该平台发布自己的研究成果与同行交流.