最强脉冲方向分量的周期特性及其影响因素分析

以NGA-West2强震数据库中的243组脉冲型地震记录为数据基础,按照我国场地分类标准对其进行分类,探讨场地条件、断层类型及断层距等对最强脉冲方向分量脉冲周期(T_P)随震级(M_W)变化规律的影响。结果表明:(1)最强脉冲方向分量与垂直断层走向分量的T_P具有强线性相关性,场地条件对二者周期相关性的影响不大;(2)场地土层的剪切波速越大,T_P随M_W增大的速率越快;(3)Ⅲ类场地的T_P值大于Ⅰ,Ⅱ类场地;(4)最强脉冲方向分量T_P随M_W的增大速率要快于垂直或平行断层走向分量;(5)在Ⅰ,Ⅱ类场地条件下,非走滑断层的T_P随M_W的增大速率快于走滑断层,这一规律在Ⅲ类场地条件下正好相反;(6)3类场地非近断层区域的T_P随M_W的增大速率快于近断层区域。建议在使用脉冲周期与震级关系的统计模型时应考虑场地条件、断层类型、断层距及不同国家场地分类标准差异性的影响。     

近断层地震动最强速度脉冲方向分量特性研究

为了研究速度脉冲型地震动的最强速度脉冲方向分量与垂直或平行断层方向分量之间的特性差异,本文采用多分量速度脉冲识别方法从NGA-West2强震动数据库的236组近断层地震动速度脉冲记录中提取出最强速度脉冲方向分量,对其脉冲参数随震级M_W和断层距R变化的统计关系式进行了回归分析,并对比了最强速度脉冲方向分量与垂直或平行断层方向分量之间的特性差异。研究结果表明:当R＜30 km时,最强速度脉冲方向分量的脉冲幅值预测值较垂直或平行断层方向分量的预测值大,而当R＞30 km时,两种分量的脉冲幅值预测值相差不大,可以忽略;当M_W≤7.5时,最强速度脉冲方向分量的脉冲周期预测值比垂直或平行断层方向分量的预测值大,而当M_W＞7.5时,两种分量的脉冲周期预测值差异不大,可以忽略。      

近断层脉冲型地震动重要参数的识别方法

在拟合或合成近断层脉冲型地震动的研究中,速度等效脉冲中的参数需要依据实际地震动确定,因此,如何从地震动中识别这些参数就成为一个需要解决的问题.详细分析了已有脉冲周期和脉冲速度峰值的识别方法,分析结果表明这些方法均具有局限性,尤其是对于不规则地震动.提出了基于平滑后的地震动识别脉冲周期和脉冲速度峰值的方法,并验证了这种识别方法的有效性.结果表明: 提出的脉冲周期和脉冲速度峰值识别方法可以克服以往方法的局限性,可以实现脉冲周期和脉冲速度峰值识别的程序化.     

考虑场地类别和断层距的地震动及结构响应参数相关性分析

为了研究场地条件和断层距对地震动参数及其与结构响应参数相关性的影响,本文基于NGA数据库中5 266条水平分量地震动记录,采用皮尔森相关系数,分析了不同场地条件和断层距下地震动参数之间的相关性及其与结构响应参数的关系。结果表明,场地条件和断层距对绝大部分地震动参数相关性会产生明显影响,但存在一些参数的相关性几乎不受场地条件和断层距的影响;以四层钢筋混凝土框架结构为例,发现在不同场地条件和断层距下,结构响应参数与地震动参数的相关性变化明显,这表明在研究结构响应与地震动参数相关性时需要考虑场地条件与断层距的影响。     

近断层脉冲型地震动的模拟方法

近断层地震动的向前方向性效应和永久地面位移效应导致其速度时程表现为长周期、大峰值的速度脉冲,其位移时程表现为阶跃型脉冲. 针对这些特点,同时考虑向前方向性效应和永久地面位移效应,提出了一种简单的、连续函数形式表达的等效速度脉冲模型. 在该模型中,包含描述速度脉冲周期、峰值和形状的5个待定参数,方便了实际脉冲型地震记录的拟合及模拟. 等效速度脉冲模型只包含单一的频率成分,不能反映脉冲型地震记录的高频成分. 根据对11次地震28条地震记录的分析, 速度脉冲的频率一般小于1Hz. 因此, 在模拟脉冲型地震记录的方法中,分别模拟低频脉冲成分和高频成分,并将两者叠加生成近断层脉冲型地震动的模拟时程.     

近断层速度脉冲的地震动特性研究

在搜集了大量近断层具有速度脉冲的记录后,对有速度脉冲和无速度脉冲的记录的反应谱和特征周期进行了对比,将近断层记录的反应谱与我国规范标准反应谱进行了比较, 还将各次地震有速度脉冲记录的反应谱和特征周期与规范标准谱及规范给出的特征周期进行了比较. 通过比较可知,在长周期段（大约在1.5 s以后）,有速度脉冲记录的反应谱值要比无速度脉冲记录的反应谱值大;计算特征周期时,对于近断层记录,T1和T2有后延的趋势, 采用不固定频段的方法计算更加合理; 无论是相对我国规范的Ⅰ类还是Ⅱ类场地, 有速度脉冲记录的特征周期比规范中给出的值都要大,均在规范值的2倍以上.      

基于小波方法分析汶川地震近断层地震动的速度脉冲特性

选取断层距小于200 km的64组强震记录数据,基于小波方法分析汶川地震近断层速度脉冲的地震动特性,并将此次地震中获取到的速度脉冲周期和幅值参数与Chi-Chi 地震和Northridge地震进行了比较,统计分析地震震级、距离对速度脉冲的周期和幅值参数的影响.研究表明:(1)汶川地震近断层速度脉冲具有周期长、幅值小的特点.速度脉冲周期主要分布在6~14 s之间,其中51MZQ台沿平行断层的分量脉冲周期最大为14.2 s,速度脉冲幅值与Chi-Chi 地震和Northridge地震相比明显偏小.(2) 速度脉冲记录出现在沿着地震断层破裂传播的方向上,且与地表断裂的距离都在30 km以内,这些长周期速度脉冲的形成可能主要由破裂传播的向前方向性效应引起.(3)速度脉冲的周期随矩震级呈对数线性增大,且随断层距增大有减小趋势.在矩震级小于M_w7.5时,观测到的地震动脉冲幅值为50~150 cm/s之间,与100 cm/s的典型断层滑动速率非常接近;而震级大于M_w7.5时,断层距10km范围内脉冲的幅值已经超过100 cm/s,个别记录的脉冲幅值甚至达到200 cm/s,远超过前人给出的饱和值,这可能与大的永久形变或该处土层介质条件有关.     

地表破裂断层近场速度大脉冲研究

在分析和研究近场强震记录的基础上,对地面运动速度大脉冲进行了数值模拟。研究结果表明：有速度大脉冲的地面运动主要产生在断层周围。是地震发生时断层两盘突然错动在周围场地产生的特殊运动效应,单耳速度大脉冲常伴随有较大的地面永久位移,双耳或多耳速度脉冲常对应于位移大脉冲及可恢复位移,其产生机理与断层的破裂速度关系不大,与断层两盘的位移量有直接关系。速度大脉冲对近断层的长周期结构作用显著,值得研究。     

成都及其邻近地区的断层活动和垂直形变

依据成都区内的跨断层测量资料,计算了有关断裂带上各断层的垂直活动年速率并分析了断层活动的性质。结果表明,龙门山断裂的垂直活动年速率一般每年在0.1毫米以内,龙泉山两侧断层活动显示龙泉山每年约以0.1毫米速率抬升,蒲江断裂的北西盘近年以每年0.31毫米的速率相对南东盘抬升。各断层活动都具有压性。根据几条水准路线重复测量结果,计算了各处的地壳垂直形变率,大部地区相对都江堰市为沉降区,除绵阳、安县一带年沉降速率为3毫米外,一般沉降速率都较小,成都市区沉降年速率仅为0.3毫米,只有汶川附近为上升区。     

广义海原断裂带断层气地球化学特征与地震活动性关系对比研究

根据广义海原断裂带断层气汞、氡浓度现场测量结果,对该断裂带不同段断层气浓度空间分布特征以及整体分布趋势进行深入分析,结合该区历史大震背景、现今地震活动性以及地震时空分布特征及b值空间扫描,深入探讨断层气分布特征与地震活动性之间的关系。研究表明,该断裂带断层气浓度强度分段性明显,与地震活动性存在较好的对应关系。研究结果可为该断裂地震危险性分析提供现今深部流体地球化学活动方面的证据,也为今后地震中长期预报提供重要基础资料。     

地表岩土层对地震动特性的影响分析

利用日本强震观测网KiK-Net中两个基岩台站、两个Ⅲ类场地台站中数百条强震记录,对比基岩场地和Ⅲ类场地的地震动特性,分析傅里叶谱卓越频率与震级和距离的关系,以及上覆岩土层对地震动的影响。分析结果表明:基岩场地上,地下和地表各分量傅里叶谱卓越频率随震级增大或距离增大而减小,大小及分布规律基本一致;Ⅲ类场地上,地下记录各分量傅里叶谱卓越频率随震级增大或距离增大而减小,而地表记录的这一规律则不明显,且地下、地表卓越频率大小及分布明显不同,对于同为Ⅲ类场地但土层条件不同的台站其变化也不同。说明坚硬的基岩场地对地震动影响较小,而基岩上覆土层对地震动有明显的影响且其影响具不确定性。     

地震动模拟过程中断层参数的敏感性分析

地震发生后通常无法快速获取较准确的断层参数,这可能会对采用地震动模拟方法进行地震动强度快速评估产生影响。选取美国西部两次地震,采用两种地震动模拟方法,通过改变断层走向、滑移角、倾角和震源深度等主要断层参数进行模拟计算,分析不同参数对地震动参数和反应谱值的影响以及不同方法计算结果的准确性。结果表明:GP方法模拟的结果比EXSIM方法更接近观测值;在参数误差范围内,相比于模拟方法本身的误差,各参数对模拟结果的影响较小,地震动强度快速评估时可以利用较合理的快速反演断层参数进行地震动模拟。     

依兰—伊通断裂带黑龙江段构造运动特征

为研究依兰—伊通断裂带黑龙江段构造运动特征,基于2016—2019年GPS和地质资料,解算了该断裂的三维速度场,通过构建断层模型反演了滑动速率。结果显示:依兰—伊通断裂带黑龙江段总体呈下沉趋势,沉降速率在1~2 mm/a,断裂呈右旋走滑态势,闭锁层15 km以下走滑速率为(1.7±0.4)mm/a。佳木斯—萝北段以右旋走滑为主、拉张为辅;五常—佳木斯段以拉张为主、右旋走滑为辅。     

P波入射下断层参数对地表地震动的影响

基于应用透射人工边界条件的显式有限元法计算断层破碎带宽度及力学参数变化、地震动入射角变化时二维断层场地模型P波入射下地表地震动场的分布。结果表明:(1)低速度破碎带的存在导致整个场地都有P波转换为SV波的分量,且在断层破碎带的区域出现断层陷波;(2)低速度破碎带的存在使输入场地恒定的能量向破碎带集聚放大,随着破碎带宽度增大或其介质波速降低集聚放大效应增大;(3)场地放大效应是频率相关的,宽度较宽或介质波速较低的断层破碎带对输入地震动中较低的频率成份放大显著;(4)竖向断层破碎带能阻隔斜入射地震P波,随着入射角增加隔震效应更显著。     

模拟退火法在反演地震断层参数中的运用

在地震断层参数的反演中,选取合适的反演方法,对于反演的结果具有至关重要的意义,模拟退火法是一种非线性的反演方法,为了验证此方法在地震断层反演中的准确性,以2004年的仲巴6．7级地震为研究对象,采用模拟退火的方法,通过调用Rongjiang Wang的Okada程序,对用四叉数方法处理过的INSAR地震数据进行反演,从而得到该次地震的断层参数。     

考虑速度脉冲型地震动的实际高层隔震结构地震响应研究

针对昆明市某99.7 m高层剪力墙隔震建筑,使用90组非脉冲与速度脉冲型地震时程,按震中距及有效持时分别分为7类与6类后,对其结构进行中震及大震作用下的快速非线性分析。结果表明:(1)中震时,该结构非脉冲层间剪力与倾覆力矩均小于脉冲数值,且其比例随楼层增加而增大;(2)大震时,速度脉冲对支座应力及位移的平均放大效应可达1.23~2.44倍,同时时程震中距为(50 km,70km],或有效持时为(40 s,50 s]时支座受脉冲作用放大效应影响最大;(3)结构边缘的橡胶隔震支座拉应力、压应力、天然橡胶支座水平剪切力等受脉冲作用的影响更为明显。     

红河断裂带两侧地块地震震源参数研究

利用云南区域数字地震遥测台网资料,采用Brune圆位错模型对1998年12月至2006年8月云南境内M≥3地震和越南北部M>2地震测算震源参数。结果表明,红河断裂两侧活动块体的地震活动和震源参数存在较为明显的差异。就地震矩与震级的标度关系而言,滇西南块体与美国加州圣安德列斯断层和滇西实验场及其周边地区的结果一致,但与华南块体和越南北部地区有差异;从应力降的测算结果看,华南块体西缘的云南及越南北部地区的年均值为7.29MPa,滇西南块体为4.48MPa,两块体北部地震的应力降大于南部地区,应力降由北向南逐渐减小;就地震位错年均值而言,华南块体为12.3mm/a,滇西南块体为6.6mm/a。     

汤东活动断裂带土壤H2、Rn地球化学特征

为研究汤东断裂带土壤气体地球化学特征及其所反映的构造地球化学背景, 采用野外监测的方法分析了张河村与邢李庄村两条测线的土壤H₂、 Rn分布特征。 结果表明, 张河村H₂浓度、 Rn活度浓度的分布范围分别为0.24×10^-6～174.7×10^-6、 13.3～69.8 kBq·m^-3, 背景值分别为14.26×10^-6, 24.8 kBq·m^-3。 邢李庄测线H₂浓度、 Rn活度浓度的分布范围11.8×10^-6～67.06×10^-6、 43.6～72.6 kBq·m^-3, 背景值分别为37.13×10^-6、 72.6 kBq·m^-3。 张河村测线在90～105 m处, H₂、 Rn出现强烈高值异常, 而120～150 m处出现高值异常。 异常值位于断裂带附近, H₂、 Rn气体测值对断裂位置具有良好的指示作用。 气体异常主要受汤东活动断裂构造控制, 汤东断裂下方的深大断裂和汤阴地堑中下地壳的低速体对深部气体释放有重要作用。