远场大地震作用下大尺度深软场地的非线性地震效应分析

基于ABAQUS软件自行研制的并行计算显式算法集群平台,针对苏州城区典型地层剖面,建立了大尺度深软场地的二维精细化非线性有限元分析模型,对人工地震波和大地震远场地震动作用下深软场地的非线性地震效应进行了比较研究。研究结果表明：（1）与人工地震波作用时深软场地的地表峰值加速度放大效应相比,大地震远场地震波作用时的放大效应尤为显著,由于土介质的横向不均匀性及其非线性,使不同地表的峰值加速度放大效应存在明显的变异性。（2）深软场地对周期小于0.3 s的高频地震波均具有显著的滤波效应;大地震远场地震波作用时,深软场地对周期0.85～1.65 s的长周期地震波的放大效应非常显著,但对2.5～7.0 s的长周期地震波呈现出明显的滤波效应。（3）地震动峰值加速度PGA值沿土层深度和横向的分布形态呈现出明显的高低起伏现象,在不同成因的土层更迭面附近及土介质横向不均匀性显著的区域,地震波的局部聚焦放大和过滤减小现象尤为明显,且大地震远场地震动作用时,20 m以浅土层的PGA值呈现出非常显著的放大效应。（4）地震波的频谱特性、土层的横向不均匀性对深软场地地表加速度反应谱? 谱的谱形有显著影响;给出了描述加速度反应谱沿土层深度变化特征的三维谱形曲线,可以直观地展示出深软场地中细长地下结构地震反应可能存在类共振现象的土层深度。     

山东跨断层短水准异常的可能物理机理

针对2006—2008年郯庐断裂带中南段的高峰头、武胜、甘霖等跨断层短水准测量出现的显著异常变化,基于华北南部地区地震活动增强的力学背景分析和华北南部地区与青藏高原东北缘地质构造的关联性特征,分析表明,该远场异常变化可能与汶川8.0级地震的孕育和发生有关。     

井中震源的远场波场特征研究

井中震源在逆VSP、随钻地震和采矿地球物理研究中都有广泛应用.满足"小井孔"(井孔半径远小于特征波长)及"远场"(炮检距大于特征波长)假设时,井中震源的远场波场存在解析解.为了检验解析解在不同情况下的适用性,本文使用最速下降积分计算了不满足上述假设时井中震源远场波场的合成地震记录,即半解析解.模型试验表明,解析解只能在同时满足"小井孔"和"远场"假设时使用;当这两个假设条件不满足时,解析解的振幅和波形相对于半解析解会有明显的偏差.随着假设不满足程度的增加,偏差会逐渐增加,并会逐渐影响走时的准确拾取;这种条件下,采用半解析解才能获得准确的井中震源波场.     

2013年前郭震群5次MS≥5.0地震远场地震波辐射能特征研究

2013年吉林松原前郭震群是一次典型的爆发式强震群活动,前郭震群MS≥5.0的5次主要地震事件呈现出了较为特殊的起伏特征。本文基于震源谱理论及震群型地震的特点,研究了该震群5次主要地震事件的远场地震波辐射能的特征。选取国家级台站长春台（CN2）,针对前郭震群的地震动观测记录,分析观测记录的时间域、频率域特征,结合考虑震群型地震地震动谱和震源谱参数的关系,计算5次地震事件的远场地震波辐射能,并进一步定量化地描述其在震源谱及地震波辐射能等方面的差异。研究结果表明,前郭震群中5次主要地震事件的第2次地震事件（No.2）为整个震群的转折点,其震级上表现出来的衰减特征与其地震波能量释放特征呈现出了明显的非一致性;实际上,No.2事件是前郭震群中最重要的一次事件,主要表现为相对低的震级和相对高的远场地震波辐射能。     

立体气枪阵列延迟激发震源特性及在浅海区OBS探测中的应用

利用中、小容量气枪组成的立体气枪阵列延迟激发震源和海底地震仪(OBS)在我国北部浅海海域开展了人工地震深部地球物理探测试验.基于水深条件和压制水体虚反射、提升低频能量的需要,使气枪震源有足够的输出能量和高品质子波特性,研究了立体气枪阵列延迟激发震源工作机理,经远场子波理论模拟优选了组合参数并进行了海上试验工作.结果表明,中、小容量气枪组成的立体气枪阵列延迟激发震源,适应了浅水海域的激发环境,降低了由虚反射造成的局部陷波和干扰作用,有效地改善了OBS信号的品质,获得了Ps,Pg,PmP,Pn等多种震相.创新了由中、小容量气枪组成的立体气枪阵列延迟激发震源在浅海区OBS探测中的应用,也填补了南黄海海域深地震探测数据的空白,为南黄海、渤海深部地壳结构研究及含油气盆地形成演化研究提供了重要的基础资料.     

不同围压时含孔洞模型裂缝扩展的 连续—非连续数值模拟

为了有效地模拟连续介质向非连续介质的转化,发展了一种拉格朗日元方法、变形体离散元方法及虚拟裂纹模型耦合且考虑四边形单元沿对角线开裂的连续—非连续方法。利用该方法,模拟了不同围压时含孔洞模型的变形—开裂过程,统计了拉裂缝及剪裂缝区段数目,监测了一些单元的最大主应力。研究结果表明:当围压较小时,初始拉裂缝首先出现在孔洞的顶、底部,然后向模型的上、下端扩展,在初始拉裂缝的左、右两侧的拉应力集中区中产生远场拉裂缝,随后在孔洞的左、右两侧出现剪裂缝,最后,剪裂缝贯穿模型;当围压较大时,远场拉裂缝数量较少,未充分发展,远场拉裂缝与剪裂缝的发展阶段的界限不分明。含孔洞模型的最大承载力的下降是由于孔洞左、右两侧的剪裂缝向外扩展造成的。随着围压的增加,开始出现初始拉裂缝的时步数目增大,初始拉裂缝两侧的远场拉裂缝数目变少、出现变晚。      

昆仑山口西8.1级地震前后地下流体远场效应的研究

分析了北天山地区地下流体的动态观测资料，发现在2001年11月14日昆仑山口西8.1级地震前后，新疆北天山地区多个流体监测点的测项出现了明显的异常变化，其特征主要表现为：地下流体地球化学预测出现高值异常、油气井震前发生井喷、地下流体水动态则出现同震振动效应和震后阶跃变化。最后，对比分析了新疆及邻区7级以上地震和6级强震群对北天山地区地下流体的影响，并认为强震的地下流体远场效应与震中距离具有明显的关系。     

日本地震山东莒县井异常变化分析及对山东地震影响

本文通过2011年日本本州海域9．0级地震、2008年四川汶川8．0级地震和2008年6月14日日本本州东海岸近海7．0级地震前后山东莒县井水位、水温同震响应的资料变化对比分析,对区域应力进行探讨,认为日本本州海域9．0级地震的发生,是对莒县井及周边区域应力的卸载。2011年日本本州海域9．0级地震,可能对山东及周边地区近期震情起到一定的缓解作用。     

The simulation of far-field wavelets using frequency-domain air-gun array near-field wavelets

Air-gun arrays are used in marine-seismic exploration. Far-field wavelets in subsurface media represent the stacking of single air-gun ideal wavelets. We derived single air-gun ideal wavelets using near-field wavelets recorded from near-field geophones and then synthesized them into far-field wavelets. This is critical for processing wavelets in marine- seismic exploration. For this purpose, several algorithms are currently used to decompose and synthesize wavelets in the time domain. If the traveltime of single air-gun wavelets is not an integral multiple of the sampling interval, the complex and error-prone resampling of the seismic signals using the time-domain method is necessary. Based on the relation between the frequency-domain phase and the time-domain time delay, we propose a method that first transforms the real near-field wavelet to the frequency domain via Fourier transforms; then, it decomposes it and composes the wavelet spectrum in the frequency domain, and then back transforms it to the time domain. Thus, the resampling problem is avoided and single air-gun wavelets and far-field wavelets can be reliably derived. The effect of ghost reflections is also considered, while decomposing the wavelet and removing the ghost reflections. Modeling and real data processing were used to demonstrate the feasibility of the proposed method.     

远场长周期地震下基于规范设计隔震结构的抗震性能研究

隔震结构具有较长自振周期,且容易受地震动长周期特性的影响,因此其在长周期地震动作用下的抗震性能值得研究。以某基于规范设计的基础隔震结构为例,通过对该结构在规范规定地震作用和远场长周期地震作用下的地震响应进行分析和对比,研究长周期地震动对结构地震响应的影响;通过对钢筋和混凝土的损伤状态进行定义和标识,探讨长周期地震作用下基础隔震结构的损伤分布规律。研究结果表明,长周期地震动作用下隔震结构发生破坏的概率远大于具有相同峰值地面加速度的普通地震动,其中长周期地震动反应谱的谱峰值"后移"被认为是造成这种情况的主要原因,且长周期地震动作用下隔震结构的损伤分布并不均匀,其主要集中在结构的底层。