相对局部区域震源参数随机不确定性经验关系研究

在进行未来破坏性地震的强地面运动数值模拟时,震源参数选取的准确性对地震动预测的结果影响很大。震源参数的确定存在很多不确定性因素,既包含随机的不确定性因素,又包含认知的不确定性因素。本文在大量地震事件及文献调研的基础上,运用统计学方法对具备随机不确定性特征的震源参数进行统计研究,以震源参数经验公式的形态建立解释其随机性和不确定性的数学模型。为了研究局部地区震源参数的定标关系特征,获得更加适用于局部地震密集区域,尤其是包含中国大陆地区在内的局部区域的震源参数的经验关系,本文从GCMT地震目录中选取了1 700多个M_W≥5.5的地震事件,运用统计学方法研究地震密集地区的震源参数经验关系,包括震级、地震矩、破裂面积等,增加了相对较大的局部范围内凹凸体的地震样本数量,从统计学角度计算更加适合局部区域的震源参数的经验关系。统计结果表明:局部区域震例获得的震源参数的经验关系与不限区域震例获得的经验关系存在差异,尤其是涉及到断层破裂面积、凹凸体相关参数时差异较大,局部区域内震例获得的震源参数的经验关系将更具有代表性。应用本文获得的相对局部区域的经验公式计算未来破坏性地震的强地面运动所需的震源参数时,获得的地震动预测结果将更能体现目标区域真实的地震动特征,进而提高地震动预测结果的可靠性。      

基于NGA数据的震源模型全局参数定标律的统计

依据美国NGA两个版本的数据库,修正、补充了文献[3]的震源全局参数基础数据,形成分别包含189个地震的数据1和204个地震的数据2,分别在三种破裂类型、五(三)个震级段,统计得出矩震级与破裂面的面积、宽度、长度以及破裂面上平均错动量四个震源全局参数之间的经验关系和半经验关系。与文献[3]的结果比较表明,数据量增加后系数值的差异不明显,最大相对差分别为12.4%和8.4%,且统计结果离散减小,稳定性增加。采用本文结果建立震源模型,对一个7.0级走滑地震合成的近场4个地表点的高频地震动,得到的平均反应谱幅值、峰值总体上略大于用文献[3]参数合成的,平均值的相对差在4.6%~23.0%间,随距离增加差别有所减小。     

近期国外震源研究综述

本文简要介绍了近年来国外在地震震源、台阵（网）资料在震源参数研究中的应用,全球震源谱对比、地震破裂传播方向、遗传算法在震源参数研究中的应用,地震矩、拐角频率、震源尺度、应力降与震源模型的探讨,以及确定初动震源机制的新方法等方面的研究情况和动态,并对其中的研究结果给予了一定的评述。     

大同晚期强余震前震源机制解的一致性特征

取层状介质中一点源位错模型，由计算综合地震图得到P、S各自最大振幅，通过其最大振幅比值与观测资料拟合的方式来确定震源机制。大同遥测地震台网较好地记录了大同地震序列的大量小震。经系统地查阅台网和周围其他台站1990-2002年的全部记录，读取垂直向的P、S最大振幅数据，反演计算得到620个小地震的震源机制解。这些解的优势取向和华北构造应力场的方向相同。定义各个震源机制解的P、N、T轴和构造应力场的3个应力主轴在3维空间的夹角之和为一致性参数，发现在1991年和1999年发生的晚期强余震前2-8个月，一致性参数出现显著的下降。我们认为，这是具有短期预测意义的现象。     

沈阳活断层地震危害性预测结果与分析

简述了沈阳活断层地震危害性预测中所使用的模型及计算方法,给出并分析了不同规模地震下的地震动预测结果。通过把地震动预测结果分别同现行地震安全性评价结果、国家地震动参数区划图进行比较与分析,给出了活断层地震危害性预测结果的使用条件与建议。     

伽师强震群地震动特点与震源机制关系的研究

1997年1至4月，新疆维吾尔自治区伽师县境内发生了7次6级以上强震群。在此期间布设了由4个临时台站组成的地面加速度观测台网，共得到6级以上强震记录57条。本文给出这次强震群的烈度分布图和震源机制，研究了这批强震记录的相关谱特性及其与震源机制的关系。此外，还研究了这些地震的地震动与宏观烈度的对应关系以及地震动随震中距的衰减曲线。     

马衔山北缘断裂西段地震动场估计的震源模型

为估计近场地震动场,研究了设定在邻近兰州市马衔山北缘断裂西段一个6.5级地震的震源模型。在这个混合震源模型中有2类震源参数。全局参数主要根据区域地壳结构、区域地震活动性和半经验标定公式确定。局部参数分两组,一组是描述凹凸体的,主要根据详细的活断层探查资料和标定公式确定;另一组是k平方模型参数,依标定公式估算。文中展示了生成震源模型的6个例子。最后,依选定的计算点随机合成的地震动反应谱选定了代表平均特征的震源模型。     

考虑震源破裂方向的地震动衰减模型

本文基于Haskell的3源辐射谱模型,加上介质非弹性吸收项,几何扩散项和自由面放大效应,推演出峰值加速度和均方根加速度表达式。据此,建议一种考虑震源破裂方向的地震动衰减模型。用Morgan Hill和Imperial Valley两地震的峰值加速度资料,单震级统计分析结果表明,文中建议的地震动衰减模型是合理的。与Joyner和Boore所用的衰减模型相比较,剩余标准差可减少0.1——0.2。本文所考虑的震源破裂的地震动衰减模型,可分别用于不同断层类型的地震,如单侧和双侧走滑型地震及倾滑型地震,分别建立地震动衰减关系,进行地震危险性分析。文章最后给出了美国西部考虑震源破裂方向的地震动峰值加速度和均方根加速度的衰减关系。      

基于GP14.3运动学混合震源模型和SPECFEM 3D谱元法的宽频地震动模拟

基于确定性物理模型的全过程地震动模拟是现代地震工程的重要发展方向.然而受限于合理震源模型和计算资源需求,目前模拟的有效频率还多处于低频范围,难以满足工程结构敏感频带（5~10 Hz或更高）需求.本文即借助运动学混合震源模型能激发宽频地震波和谱元法空间高精度及计算收敛快的优势,首先将确定性的凹凸体震源模型与GP14.3随机震源模型结合得到有限断层运动学混合震源模型,进而将上述混合震源模型开发到SPECFEM 3D谱元法开源代码中,实现了基于谱元法和运动学混合震源模型的全过程宽频带地震动模拟.将方法首先应用于一维波速结构模型0~10 Hz地震动模拟,通过与频率波数域（FK）方法结果进行比较,验证了方法的精度;进而应用于2021年5月21日云南漾濞6.4级地震0.1~5 Hz地震动模拟,通过与4个台站的时程记录和相应反应谱的比较,以及与NGA-West2地震动衰减方程在频率0.1~5 Hz的反应谱的比较,检验了方法的适用性;最后给出了漾濞地区的地震动峰值加速度（PGA）和峰值速度（PGV）云图,分析了漾濞地震下近场强地面运动的空间分布特征.结果显示,震中PGA接近400 cm·s^-2,PGV达到45 cm·s^-1,烈度达到Ⅸ度,且受局部地形起伏影响,大理以及洱海西侧位置出现高烈度异常区.

     

近断层强地震动预测的一些基本问题讨论

近断层地震动的预测是当前地震工程中的一个关键科学问题。对预测中涉及的震源和三维地下结构建模、格林函数的计算和预测方法等基本问题做了探讨。分析了震源模型中全局和局部震源参数,给出一套震源建模方案;通过各种格林函数的对比分析,指出宽频带格林函数法是当前近断层地震动预测中最合适的方法。对近断层场地非线性分析的一些问题也进行了讨论。     

广州地区三维地下速度结构模型建立及优化研究

利用广州地区详尽的深、浅部地震勘探资料,大深度钻孔和测速等资料,运用自主开发的建模程序和多功能商业软件的二次开发功能高速处理海量数据进行建模,采用开发的二元三次B—Spline函数建模方法解决大城市圈建模数据空间分布不均匀的问题并进行模型优化,建立了广州地区符合地质学和地形学理论三维不均匀地下速度结构模型,为基于活断层探测和地震动危险性评价基础上的强地震动预测（模拟）奠定了基础。     

抚顺活断层探测震源计算模型的建立及优化

本文通过对断层震源模型的讨论,明确了建立有限震源模型的方法。在考虑抚顺活断层的空间展布、错动方式、凹凸体的数量等多种参数的综合影响的基础上,建立了抚顺目标断层的震源计算模型,为同类工作的开展提供了参考。     

基于NGA模型的芦山余震地震动衰减关系

四川省芦山县于2013年4月20日发生了7.0级地震,基于国家强震动台网中心发布的此次地震的2 106组余震强震动记录,利用基于NGA衰减关系的简化模型,使用随机效应方法拟合得到其PGA以及0.01~8 s周期下的伪加速度反应谱（阻尼比5%）的地震动衰减关系。与其他学者研究得出的四川其他地区衰减关系进行对比,本文模型能够较好地预测芦山余震强震动衰减。不论基岩场地和软土场地,本文在衰减关系在短周期均与卢大伟模型结果一致。但是在长周期情况下,本文模型在软土场地大于卢大伟结果,而在基岩场地上低于俞言祥结果。因此,在使用本文衰减关系时,要特别注意场地和周期对其的影响。     

利用随机有限断层法计算海河断裂的地震动

通过构建横向均匀成层的地震断层模型,利用随机有限断层法,计算了海河断裂发生6.5级地震的地震动分布。计算结果克服了现行综合概率法计算结果不能体现近场效应的缺陷,并反映出断层上盘效应等特点,该结果可作为最大可信地震动应用于抗震设防变形验算,同时还可以作为评价综合概率法结果不确定性的一个参考,对海河断裂影响带的防灾减灾具有一定的借鉴价值。     

震源参数对强地面震动模拟结果的影响

基于运动学震源模型,进行了不同震源参数情形下强地面震动数值模拟.结果表明,不同的破裂过程会产生差别甚大的强地面运动分布,一次确定性震源参数的模拟结果不能作为活动断层地震危害性评价的指标,只有通过大量三维地震动场模拟计算,给出地面震动评估的统计结果,才是比较合理的发展方向.由于一次三维地震动场计算耗时很大,因此解决问题的关键是如何考虑合理的震源参数.     

川滇地区若干活动断裂带整体的强地震复发特征研究

我们根据历史地震资料，采用统计学方法研究了川滇地区7条活动断裂带整体的强地震复发特征。结果表明，这7条断裂带的强地震复发表现出趋于随机的、随机的、以及丛集的行为，复发过程不具有良好的准周期性，也不存在强度－时间或者时间－强度的相依性。组成断裂带的强震破裂段落的数量越多，复发过程就越复杂。相对的地震活跃期与平静期交替出现。其中，活跃期内地震复发间隔分布的离散性较大，可用Weibull分布近似描述；而平静期的持续时间分布的离散性较小，可用正态等分布近似描述。不同相对活跃期的持续时间及强震的数量差别很大，导致相对活跃期并非准周期重视。因此，基于断裂带整体强震复发间隔分布的中长期危险性概率评估仍然面临一定的困难。     

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。     

Study on the severest real ground motion for seismic design and analysis

How to select the adequate real strong earthquake ground motion for seismic analysis and design of trucures is an essential problem in earthquake engineering research and practice.In the paper the concept of the severest design ground motion is proposed and a method is developed for comparing the severity of the recorded strong ground motions.By using this method the severest earthquake ground motions are selected out as seismic inputs to the structures to be designed from a database that consists of more than five thousand significant strong ground moton records collected over the world.The selected severest ground motions are very likely to be able to drive the structures to their critical response and thereby result in the highest damage potential.It is noted that for different structures with diffferent predominant natural periods and at different sites where structures are located the severest design ground motions are usually different.Finally.two examples are illustrated to demonstrate the rationality of the concept and the reliability of the selected design motion.