点震源作用下三维沉积盆地地震动谱元模拟

基于高精度谱元法(SEM),以半空间中椭球形沉积盆地为例,研究了点震源作用下三维沉积盆地的地震响应。研究结果表明:沉积盆地对地震动幅值有显著的放大效应,对地震持时有明显的增长效应,地震动空间分布规律受控于震源频率和近断层倾角等因素。主要体现为以下几点:(1)震源函数主频率较高时,沉积盆地内部出现多个波峰波谷,局部聚焦增强,放大效应显著,如震源频率为2Hz时在沉积盆地中心位置的加速度峰值可达1Hz时的5.6倍;(2)随着断层倾角的增大,断层上盘效应逐渐减弱,地表加速度的峰值在逐渐减小,30°倾角断层沉积盆地中心的加速度达1.96m/s^2,是90°倾角断层加速度值的5.2倍;(3)震源频率和断层倾角对位移的影响没有对加速度的显著。     

地震重点监视防御区县级行政单元地震危险性的差异统计及其分类管理的建议

本文利用GIS技术,将全国地震重点监视防御区(重防区)县级行政单元边界分别与中华人民共和国地震动峰值加速度图和中国及邻区地震区带和潜在震源区划分图叠加,对各县分别计算了如下4个地震危险性指标:(1)县境内最高地震动峰值加速度等级;(2)县境内面积比例最大的地震动峰值加速度等级;(3)县境内最高潜在震源区震级上限等级;(4)县境内面积比例最大的潜在震源区震级上限等级.通过分类统计全国重防区县级行政单元的地震危险性分布,得到的结论是:虽然同为重防区但各地的地震危险性相差巨大.据此,建议根据地震危险性的不同在重防区采取如下措施:第一,不论是何种类型的重防区,均应按中国地震动参数区划图对新建工程做抗震设防,对已有建筑做抗震加固;第二,位于高地震危险性的区域,特别是位于具7级以上潜在地震危险的重防区,要加强与防灾有关的应急准备、城市规划、地震监测预报、地震应急响应等专门措施.     

地震动衰减关系区域性差异初步探讨

本研究以中国川滇地区、美国西部、日本、新西兰四个典型的地震区为对象,利用四个区域81次地震获取的2488组强震记录,借鉴广义反演的思想,对影响地震动幅值和地震动衰减关系的震源效应、距离衰减和场地效应3个主要因素进行了分离。通过从以上3个方面对比和分析,初步探讨了四个地区地震动特征和衰减关系的区域性差异。比较结果表明:(1)震源方面,区域震源特征的差异对T0.5 s的短周期段和T3.0 s的长周期段地震动影响尤为显著,同时,相比于小震,大震地震动受区域震源特征差异的影响更大;(2)传播介质方面:不同区域传播介质的差异性对小震影响比对大震的影响更显著,且对短周期地震动的影响比对长周期地震动影响更大;(3)局部场地方面,不同区域场地特征的差异对软土场地长周期地面运动影响更加显著。     

考虑结构低周疲劳特性的地震反应谱

本文将钢筋混凝土框架和钢框架的低周疲劳性能引入地震反应谱的计算中,以地震反应累积损伤系数的形式考察了结构低周疲劳性能对地震破坏反应的影响。分析结果表明:1.结构破坏同时受结构本身强度及地震强烈强度的影响,普通结构在地震作用下有所损伤是难免的,但并不一定导致完全丧失抵抗外荷载能力的那种倒塌;2.结构强度和结构周期是引起地震作用下结构破坏的主要因素,当这两者均为中等大小时,结构低周疲劳性能及地震动持续时间也会对结构破坏产生影响;3.地震动持续时间对结构物损伤的影响受结构低周疲劳性能决定,它随结构本身的性质,尤其是结构寿命曲线而有差异。     

海底地震动作用下近海桥梁地震响应研究

以某近海大桥引桥段连续梁桥为工程背景,建立考虑海底地震动特性和腐蚀效应的近海桥梁地震反应分析模型。采用增量动力分析方法分析腐蚀效应以及海底地震动作用对近海桥梁地震响应的影响。研究结果表明:腐蚀效应与海底地震动作用都会不同程度影响近海桥梁结构的抗震性能。其中:腐蚀效应会增大近海桥梁的破坏指标,降低最大墩底剪力和弯矩值,从而降低桥梁的抗震性能;海底地震动作用会增大近海桥梁的破坏指标及最大墩底剪力、弯矩值;在2种因素耦合作用下,桥梁的抗震性能将会进一步降低。     

随机有限断层方法的改进和芦山地震动模拟

随着随机有限断层方法被逐步推广至宽频带地震动的震前预测与震后模拟,该方法存在的2类问题凸显:(1)模拟地震动的频率非平稳特性缺失;(2)高低频地震动的模拟精度不一致。文中探索上述问题的改进措施:(1)引入区域地震波传播群速度模型以生成频率非平稳地震动相位;(2)引入王国新改进震源谱代替Brune震源谱以实现高低频地震动辐射水平的调整。将改进后的随机有限断层方法应用于2014年芦山地震(M_w6.7)的强地震动模拟,模拟结果验证了改进措施的有效性:新引入相位使得模拟记录的频率非平稳特性趋近于真实记录;新引入震源谱模型在一定程度上可实现高低频地震动的一致精度模拟。     

2010年4月14日玉树Ms7.1地震加速度场预测

基于有限断层震源、且使用动力学拐角频率的地震动随机模拟方法预测玉树地震近断层的加速度场.首先,基于有限断层震源建模方法建立该次地震的震源模型;然后,基于上述地震动模拟方法预测玉树地震近断层191个节点的加速度时程.在此基础上,取每个结点的加速度峰值绘制该次地震的近断层加速度场.结果表明:(1)近断层加速度场主要受震源破裂过程和断层面上滑动分布的影响.断层面上凹凸体投影到地表的区域附近,加速度峰值最大,也是震害最严重的区域;(2)对于走滑地震,断层沿线附近的场地并非均会发生破裂方向性效应;发生破裂方向性效应的场地与凹凸体在断层面上的位置有关.     

考虑椭圆模型MW≥5.5地震震源参数时域计算方法

为提高时效性,地震预警系统对震源的处理一般采用“点源”假定,不考虑震源尺度、破裂方向和震源区应力降,对震源参数简化处理使得预测地震动参数分布过于粗略,特别是对破坏性大震.本文应用日本地震(M_W≥5.5)强震动数据,考虑椭圆震源模型,提出了一种适用于中、大地震矩震级、拐角频率和应力降等震源参数时域计算方法,并分析了场地效应、地震动传播衰减、震源效应和滤波频带等因素对时域方法的影响.结果表明,该方法能利用P波信息快速获取震源能量释放过程,量化随破裂传播震源谱拐角频率、应力降和破裂面积的演化过程,为地震动预测提供更多重要的震源参数.     

局部场地条件对震害的影响——唐山地震时丰润县震害剖析

一、前言地震对地面建筑设施所造成的破坏及其影响因素是很复杂的。除了震源条件(包括地震震级、震源深度、震源体及其活动方式特征、地震历时、震中距等)和建(构)筑物抗震性能两方面因素以外,地质条件的影响表现在两个方面:第一是对震动贯性力的影响,在这方面,场地地基特性和地震波传播介质性状的差异可导致地面建(构)筑物的不同破坏,例如场地地基土质岩性、松散覆盖层厚度、地形、断层等因素;第二是在地震诱发下产生的地基失效和斜坡失稳,包括地裂缝、喷砂冒水、地面沉陷、滑移、滑坡、崩塌等地面或斜坡破坏。这种破坏决定于特定地质条件。大量的实际资料表明,这     

场地地震动局部地形效应研究进展

本文对地震动地形效应的影响因素及其规律进行了阐述和分析.主要对局部地形几何形状,入射波的入射角度、频率,震源相对位置及震源深度等因素对地形效应影响的国内外研究现状进行了综述.同时,介绍了地震数值模拟在地震动地形效应研究中的应用,并对进一步研究提出了一些建议.     

区域边坡地震危险性评价理论研究进展

地震滑坡会对自然环境和人民生活带来极大破坏,在大区域范围内对边坡遭受地震影响的程度进行评价判断,主要采用具有预测性质的潜在地震诱发滑坡危险性评估的方法。因此,深入研究边坡地震危险性分析的基本理论并作出符合实际的危险性分布图对工程建设和灾害防治具有较大意义。梳理并阐述具有预测性质的边坡地震危险性分析所需数据资料及各类数据的研究进展,将利用永久位移法进行边坡地震危险性评价所需数据归纳为三种：(1)边坡在地震影响下破坏程度的判定依据;(2)区域地震动参数如峰值加速度、阿里亚斯强度;(3)边坡坡体基本参数如黏聚力、摩擦角、重度、滑块厚度、坡角等。边坡地震危险性评价的准确程度与这三类数据的研究程度与准确性有关。文章对三类数据分别详细阐述各自的研究现状与成果应用,最后分析理论存在的部分问题以及以后的研究方向。     

漾濞MS6.4地震长周期强地震动的有限差分初步模拟

根据我国川滇地区的地质地貌特征、前人地质资料和2021年漾濞M_S6.4地震的震源参数初步反演结果,建立三维速度结构模型,采用三维有限差分法对漾濞地震的长周期地震动进行研究.对实际地震烈度和模拟烈度进行对比,同时在区域附近布置了36个观测点,给出其中6个观测点的三分量速度时程,并给出所有观测点阻尼比为5%的速度反应谱,结果表明:(1)模拟的速度峰值已超过25 cm/s,与实际漾濞地区附近的烈度为8度吻合;(2)受断层滑动分布影响,速度水平分量在西北方向分布范围更广,衰减速度明显慢于东南方向,并且在极震区,东北—西南方向的地震动衰减也较慢.方向性效应对峰值大小及其分布范围的影响显著;(3)观测点速度反应谱的特征周期分布在1~3 s范围内,可能会因为共振效应对区域附近的大型建筑物产生较为严重的破坏.需要对漾濞地震进行进一步研究,以期对漾濞地震的长周期地震动有更为细致的认识.     

2022年9月5日泸定MS6.8地震宽频带地震动谱元法模拟

2022年9月5日12时52分四川甘孜州泸定县发生M_S6.8地震,此次地震造成泸定县及其周边地域的严重破坏和人员的重大伤亡。为重现此次地震的地震动影响场,分析近场强地面运动的空间分布特征,将确定性的凹凸体震源模型与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泸定M_S6.8地震的全过程宽频带(0.1—5 Hz)地震动模拟,通过与六个台站的时程记录、对应的反应谱以及NGA-West2地震动衰减曲线进行比较检验了方法的精度和适用性;进而给出了此次地震的三分量速度波场快照图,再现了地震波传播时近场地震动的方向性效应和局部场地效应;最后给出了震中100 km×100 km范围内的地震动峰值加速度(PGA)和峰值速度(PGV)云图,分析了泸定地震近场强地面运动的空间分布特征,并给出了基于模拟结果的地震烈度分布图。结果显示,震中PGA接近600 cm/s²,PGV接近50 cm/s,烈度达到Ⅸ度,且由于泸定地区内高山峡谷地形对地...     

地震动震源、路径及场地效应分析的广义反演方法研究进展

震源、传播路径及近地表场地效应是影响地震动的关键因素,相关研究始终是地震学、地震工程学领域的研究热点,理解其物理过程、基本原理对地震动预测至关重要,直接服务于建筑结构的抗震设计.在频域上同时分离震源、传播路径及场地效应的广义反演方法近年来应用十分广泛,已取得了大量有价值的研究成果.本文介绍了广义反演方法的基本原理与发展历程,总结相关研究成果,主要包括震源参数相似关系、区域性品质因子及地震动场地效应等;最后探讨了该方法的应用局限性以及未来发展前景.     

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.     

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。      

饱和软土自由场地地震反应特性振动台试验

为了解软土自由场地地震反应特性,开展饱和软土自由场地地震反应特性大型振动台模型试验。分别从模型体系自振特性、震陷位移及不同土层深度测点的加速度、动孔压比等动力响应指标方面,较为深入和全面地分析饱和软土自由场地地震反应规律、破坏机理。同时还分析模型箱的"边界效应"以验证试验土箱的合理性、有效性和测试仪器性能,并由此进一步确定模型地基有效工作区域。研究表明:(1)地震动作用下,饱和软土自由场地特征频率降低,阻尼增大;(2)饱和软土自由场地对水平输入地震波具有短周期滤波、长周期放大效应,且强震作用下地基失效并表现为减隔震作用;(3)饱和软土自由场地动孔压比优势区域位于浅埋土层,并随着输入地震动强度的增大,该区域动孔压比优势逐渐减弱。该研究可为非自由软土场地试验研究提供必要的技术经验。     

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±...     

专题简介

<正>近断层强地面运动特性与断层破裂尺度、断层面位错的发展过程、断层破裂速度、滑动方向以及观测点与断层的相对位置等因素密切相关。受复杂震源破裂过程影响,近断层地震动具有与远场地震动显著不同的特征,比如速度大脉冲、强极性、破裂方向性、滑冲效应和上盘效应等。世界范围内历次破坏性地震的震害经验表明,工程结构地震破坏和人员伤亡往往集中在靠近震源的近断层区域,这与近断层地震动的特殊性及其破坏作用密切相关。     

基岩地震动的一个相干函数模型-走滑断层情形h

目前研究地震动空间变化的主要方法是利用密集台阵（如SMART1台阵等）的强震观测记录进行统计分析，由于地震动观测资料的不足，因而缺少基岩及不同场地类别地震动相干函数模型. 本文利用数值方法了模拟理论地震图，进而研究采用震源位错模型的基岩随机地震动的空间变化规律，并考虑震源破裂速度、子源个数、震源深度和介质传播速度等因素的影响. 其具体思路为:首先对应于每个样本，用有限差分数值模拟方法计算弹性半空间近场地震动场，而后对所有样本的计算结果进行统计，给出了一个走滑断层情形下的近场基岩表面及沿基岩竖直方向水平分量地震动的相干函数模型.