兰州盆地最大潜在地震变形数值模拟

在分析兰州盆地及周边地震构造环境、深部地球物理特征及盆地结构构造特征的基础上,建立了马衔山北缘断层西段发震的三维地震构造模型.采用三维有限元方法计算了该断层段未来发生MS7.0地震在兰州盆地的变形影响.计算结果表明:地震产生的变形及地震应力在兰州盆地区内已有很大程度的衰减,在量值上从盆地西侧到盆地东侧总位移值从1.25 m降至0.3 m;盆地内部最大地震应力则基本保持在0.02 MPa左右,只在盆地边缘及高阶地前缘局部点达到0.2 MPa.地震应变在东、西盆地有明显的分异,但量值总体保持在10-5,只在局部异常点达到10-4,不会在盆地区内形成地表裂缝等破坏,对建筑结构的永久变形影响也较小.但应注意盆地边缘地貌单元分界处与断层附近的局部异常影响及其可能触发的次生灾害.     

黄河黑山峡大柳树坝址区最大潜在地震变形及地震应力模拟预测

在分析黄河黑山峡大柳树坝址处的中卫活动断裂带潜在地震危险性及地质、地球物理条件基础上,采用三维有限元方法模拟计算了该断裂带内F201断层发生6.5级、7.0级和7.5级地震时大柳树坝址区的潜在地震变形及地震应力。结果表明,F201断层发生中强以上地震(MS≥6.5)时,其南侧至少3 km范围内的地震变形及地震应力将超出地壳岩石的破裂变形极限,大柳树坝址的地震应变量值更是大于10-4,地震应力也将达到几兆帕,存在工程上尚难以处理的地震抗断问题。     

四川活动断裂研究的进展及其在工程场地地震安全性评价中的作用

四川地处青藏高原的东南缘，近代地壳运动强烈，活断裂发育，强震频繁。本文总结了四川活动断裂研究从定性向定量的发展．在此基础之上讨论了活动断裂研究在国民经济建设中的作用。     

断层活动方式与地震地表变形分布特征研究

基于断层弹性位错理论及断层滑动非均匀模型,用三维有限元方法计算了发震断层逆断、正断和水平走滑三种不同活动方式下的地表变形,探讨了断层不同活动方式下的地震应变与位移的分布规律及震级、断层倾角对地震地表变形分布的影响。研究结果表明,地震地表变形影响因素很多,如地质构造条件、岩性介质特征、断层活动强度、断层产状和区域构造应力场等,但分布形态最终决定于断层活动方式,变形大小则决定于断层活动强度,其它均为局地因素,只影响分布形态的局部扭曲。断层不同活动方式下的地震地表变形分布各有其自身的规律和特点,这些分布特征可作为地震研究及近活动断层建筑工程抗震设计或加固防护参考。     

ANSYS/LS-DYNA在地震工程中的应用

近年在国内很流行的大型通用程序ANSYS不但具有强大的前后处理功能、丰富的单元类型和材料库,而且该软件中有一个LS-DYNA模块采用了粘性边界（viscous boundary）来模拟无限域的影响,从而可以方便地、较准确地进行地基动力作用分析.国外利用ANSYS/LS-DYNA进行地基动力作用分析非常普遍,而国内还未见到将ANSYS/LS-DYNA用于地震工程.本文将介绍如何利用ANSYS/LS-DYNA进行地基动力作用分析,同时,由于软件中用于模拟无限域的粘性边界精度较低,本文提出采用精度较高的粘-弹性边界替换粘性边界,从而改善了计算结果.     

利用Virtual Quake地震模拟器研究鲜水河断裂带地震活动性与地震复发周期

2022年9月5日四川泸定6.8级地震发生在鲜水河断裂带磨西断裂上。本文依据鲜水河断裂带的断层几何形态、断层面物理力学参数、断层滑移速率等基础资料,构建断裂带三维模型,基于Virtual Quake地震模拟器开展鲜水河断裂带准静态数值模拟。对七条分支断裂独立模拟的结果显示模拟结果与历史地震的最大震级和复发周期具有较好的一致性。结果表明模型长度影响震级大小,滑移速率影响地震复发周期。断层面几何弯曲展布使得断层面应力分布不均匀,在弯曲处出现应力积累的现象,易触发地震,并出现了地震分段破裂现象,降低了几何弯曲断层的地震频次,为强震的孕育创造了条件。联合模拟的10000年时间内,鲜水河断裂带共发生了33次M≥7.0地震,最大震级为M7.6,地震活动性呈现一定的活跃期与平静期。断层系统地震间的相互应力作用和复杂的断层几何结构影响着地震迁移的复杂性。道孚断裂上相距40年发生两次M≥7.0地震,乾宁断裂北端相距5.8年发生M≥7.0双震,此类现象与历史地震有一定的相似性。     

中国东部地区地震活动与构造应力场关系的有限元数值模拟

运用有限元数值模拟方法结合板块构造边界条件和板内构造分布特征对中国大陆东部地区的基本构造应力场进行数值模拟,根据研究区受周边板块作用的情况分析板块边界作用力的变化对内部应力场的影响。对比有限元数值模拟结果解释了中国大陆东部地区地震活动空间分布的特点。     

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。     

具有脆性形变和蠕动变形的复合单断层系模型中的应力、滑动与地震

对弹性半空间中的几个含有不连续断层系的三维弹性连续介质模型，在沿单元垂直走滑断层发生的滑动过程进行了数值模拟，模型的几何形状和所使用的边界条件大致与圣安德烈斯断层中部的情形相符合，数值模拟综合考虑了脆性形变和蠕动变形，断层带的总形变率为蠕变和摩擦滑动率之和。脆性断层的性质由破裂段（数值单元）的不同地震应力降的分布来给定。所假设的分布描述了两种理想化的情形，它们分别对应于不同断层滑动的极限状态：（1）以大尺度范围为特征的强无序状态，表示不成熟的断层带及扩展空间域。（2）相对有序的状态，以小尺度范围为特征，表示成熟的完全滑动断层。假定断层的蠕变特性在所有的情形中都相同。并且是用蠕滑速率与应力的幂次律关系来刻画的。利用这种脆性蠕变过程和模型参数可以得到一个在12．5km深度含有“脆性－延性”过渡带的应力－深度剖面，以及一个在1857年地震破裂西北65km处存在有“脆性－蠕变”过渡带的沿走向的应力剖面。模拟的震源空间分布在统计意义上与观测数据相类似，结果表明，断层强烈不均匀性的特征尺度范围会在断层系统的地球地震响应中显著表现出来，若尺度范围小，则会使震级－频率分布接近于特征地震分布，在时间上会层致如地震空区说所预言的大地震的准周期分布，而大尺度范围的地震活动性符合古登堡－里克特的震级－频度关系以及大地震的随机或是成簇的时间分布特征。数值模拟的结果表明，各种形式的震级－频度关系以及地震时间分布的统计特征都可以通过表征断层带不均匀性的尺度范围统一起来，这可以通过借助一个给定的断层带或是岩石层的结构特征给出一个清晰的物理解释，并且得到地震及断层观测资料的支持。在一些模拟中，小地震的震级－频度关系曲线明显低于自的古登堡－里克特关系曲线。这说明在构造加载过程中，小地震通过平滑应力的长波成分，为大地震的发生创造了条件。这一过程是通过与小地震的大量断裂有关的短波应力的消失过程来完成的，大地震的大尺度破裂的发生正好导致与上述长，短波应力的平滑与消失变化相反的过程。     

断层场地地震反应特征研究

如何合理评价断层场地对地震动影响进而为重大工程抗震设计提供依据是当前急需解决但尚未解决好的工程场地问题。针对根据工程经验抽象出的8种设想断层场地模型，应用显式有限元模拟计算了脉冲P波、SV波倾斜入射下的地震反应。根据数值模拟结果，总结和给出了断层倾向、破碎带宽度、破碎带形态对地震动影响的初步定量规律。     

断层形变异常识别与地震预测

在分析断层形变资料时, 异常的识别和判定是一个重要环节.针对传统判定方法的不足之处, 本文基于所谓异常就是对正常的某种程度背离, 提出从"对象"和"状态"两个方面入手, 提取不同种类、不同层次的断层活动异常, 及时把握孕震过程中区域应力场的动态变化.震例研究表明, 这种异常识别方法对地震预测而言是可行的.     

地壳垂直形变速率梯度,断层形变速率变化与强震危险区研究

应用最新的全国垂直变形速率图和各地区不同年代的形变图。编绘相应的形变速率梯度图，计算了若干跨断层测量台、点资料的低通滤波残差及其一阶和二阶差分。结合在相应空间和时间域内所发 生的强震，讨论了地壳形变与强震的关系，得到了一些有意的结果。     

文安5.1级地震前后地壳形变特征研究

应用文安地震200km范围内的定点形变观测资料,在研究断层活动性质的基础上,进一步综合分析在文安地震前后地壳形变的时空演化特征及其与地震活动的关系,结果表明：（1）部分测项在震前均出现张性或者压性转折变化,或者阶跃变化;（2）地表潮汐平面应变状态在中强地震前后表现出不同的变化特征;（3）平面应变参数曲线2011年前后发生同步转折变化,且变化幅度很大,但首都圈及附近地区并没有中强以上地震发生,可能与引发2011年3月日本9.0级特大地震的板块构造应力场变化有关。     

地壳形变观测与地震前兆一般性问题的讨论

从构造变形及破裂成核的角度来看, 强地震前形变异常理应出现在地震震源附近, 而许多连续形变观测事实与这种认识往往是相矛盾的.本文研究了攀枝花多次形变异常结束后10天内的首发中强地震与异常之间的相关性, 发现西北地区2000-2005年5.9级以上地震震中(绝大多数作为异常后的首发地震)分布具有较好的规律性.本文揭示的事实对于认识形变观测与前兆本质、实验场区连续形变观测台网建设及物理预测方法探索等都提供了新的可能性.     

汶川Ms8．0级强震震前龙门山断裂带断层形变异常分析

概述和分析四川汶川Ms8．0级强震的发震构造及其地质背景,从断层形变的角度研究这次地震前形变场的异常变化情况。结论是：汶川地震区的地形变前兆异常是客观存在的,在某些局部区域甚至是非常显著的;流动短水准观测资料反映出了震前龙门山断裂带局部区域的加速活动;从现有形变资料出发,要实现如此大地震的预报仍然缺乏根据和把握。     

康定6.3级地震前鲜水河南段跨断层形变异常分析

2014年11月22日,四川省甘孜州康定县（30.3°N,101.7°E）发生6.3级地震,震源深度18km。地震发生在有跨断层形变测量场地的鲜水河断裂带康定至道孚之间的色拉哈断裂。结合该断裂带2000年以来的跨断层形变观测资料,笔者重点对老乾宁、折多塘监测场地在康定地震前的观测资料进行了分析,得出了以下结论：①从2013年5月开始,老乾宁基线观测曲线持续上升,反映出鲜水河南段断层张性活动有所增强;②老乾宁、折多塘场地短水准观测曲线2014年5月至9月加速下降,断层压性活动增强,有明显的短期异常;③老乾宁、折多塘短水准异常对康定6.3级地震的短期预测有着明确的指示意义。     

2016年新疆阿克陶MS6.7地震同震形变特征和断层滑动分布反演

本文针对2016年11月25日在新疆阿克陶发生的地震, 用差分干涉测量技术(D-InSAR)对3种不同观测模式的升、 降轨数据进行处理, 提取了多视线向的同震形变场; 根据不同模式的LOS向形变量, 构建形变分解模型, 将其分解为垂直向形变量和沿断层走向形变量; 结合同震形变场特征与震源机制解, 采用单断层模型, 利用梯度下降法(SDM), 以Multi-LOS向形变进行约束, 反演了阿克陶地震的同震滑动分布特征。 研究结果表明, 升、 降轨LOS向同震形变场在发震断层两侧具有不同的形变特征, 发震断层走向近EW向; LOS向形变量分解表明, 此次地震破裂以右旋走滑为主; 滑动分布反演的形变残差介于0~5 cm之间, 发震断层的滑动量主要位于2~16 km深部, 最大滑动量可达1.02 m, 位于断层面深部5.83 km处, 最大滑动量处的滑动角为185.24°; 平均滑动角为181.32°, 平均滑动量为0.12 m; 滑动分布反演也证明该地震为右旋走滑破裂事件, 与LOS向形变分解结果一致; 当剪切模量μ=3.2 GPa时, 反演得到的地震矩震级约M_W6.6。