利用地面激光与地质雷达综合探测活断层浅层三维结构——以川西理塘毛垭坝盆地北缘正断层为例

快速获取活断层的高精度微地貌形态和对应的浅层三维结构是揭示活断层浅地表形迹与活动特征的关键。文中综合利用地面三维激光扫描仪和地质雷达技术,以川西理塘地区毛垭坝盆地北缘主边界断裂禾尼段的正断层崖为研究对象,获取了该处正断层错动2期最新地貌面的精确地表垂直位移量和浅层二维地质雷达图像,并初步建立了基于地面三维激光与地质雷达的活断层微地貌精细化三维测量方法,构建了断层崖微地貌的精细三维模型和浅表三维图像,揭示了正断层崖处发育的伸展地堑结构,同时初步实现了断层微地貌地表地下三维数据的一体化融合显示及相互解译。应用结果表明,该方法可以同时快速、高效、无损地获取大范围内的活断层微地貌及浅层结构的多层次、多视觉的空间数据,极大地提高了对活动断层微地貌形态与浅层结构进行快速调查与研究的精度和认识水平,也为更全面地认识和理解活断层的空间分布与变形特征、活动习性和多期古地震遗迹等提供重要的数据和方法支持。因此,对该方法的继续探索和完善,将显著提升和扩展其在活断层定量化和精细化研究中的实用性及应用前景。     

地震强地面运动的特征描述

描述强地面运动特征的现行观点和发展趋势。过去十几年中,有赖于强地面运动观测数据的积累,得到一些改进的地面运动经验模型。然而,这些模型具有很大的不确定性,因为“震级-距离-土类型“”的参数化相对实际过于简单。其他一些对强地面运动有重要影响的参数,例如:近断层地区的破裂方向性、地壳波导效应、盆地响应等,没有在这些模型中得到反应。建立在地震学理论基础上,并包含了这些附加条件的地面运动数值模型已经得到开发,它们被记录到的地面运动验证是有效的,并且被用来评估过去地震的地面运动,以及对未来地震的地面运动进行预测。     

地震反应分析中的主时段

在计算反应谱及土层反应时,发现反应谱的形态和大小只受时程的主要部分控制,由此给出主时段的定义和确定主时段的方法。主时段的应用不仅可以大大缩短计算时间,而且能够成为持时的一种有物理意义的度量。     

地面核磁共振找水反演

简要介绍了地面核磁共振找水的正演理论方法,采用高斯求积并结合连分式展开的方法对核磁共振核函数中包含双重贝塞尔函数的积分核进行了数值积分,进而计算出精度较高的核函数值,在此基础之上,讨论了导电性对地面核磁共振信号的影响.基于奇异值分解算法,对核磁共振找水理论模型进行了反演研究,在不导电的情况下,重构出了比较理想的含水率分布.总结并改进了模拟退火算法,用改进的模拟退火算法分别对覆盖层高阻和导电条件下的核磁共振人工合成数据进行了反演,试验结果表明,利用改进的模拟退火算法反演地面核磁共振是可行的,而且反演结果较稳定,收敛速度较快.     

Characteristics of horizontal ground motion measures along principal directions

<正>Ground motion records are often used to develop ground motion prediction equations(GMPEs) for a randomly oriented horizontal component,and to assess the principal directions of ground motions based on the Arias intensity tensor or the orientation of the major response axis.The former is needed for seismic hazard assessment,whereas the latter can be important for assessing structural responses under multi-directional excitations.However,a comprehensive investigation of the pseudo-spectral acceleration(PSA) and of GMPEs conditioned on different axes is currently lacking.This study investigates the principal directions of strong ground motions and their relation to the orientation of the major response axis, statistics of the PSA along the principal directions on the horizontal plane,and correlation of the PSA along the principal directions on the horizontal plane.For these,three sets of strong ground motion records,including intraplate California earthquakes,inslab Mexican earthquakes,and interface Mexican earthquakes,are used.The results indicate that one of the principal directions could be considered as quasi-vertical.By focusing on seismic excitations on the horizontal plane,the statistics of the angles between the major response axis and the major principal axis are obtained;GMPEs along the principal axes are provided and compared with those obtained for a randomly oriented horizontal component;and statistical analysis of residuals associated with GMPEs along the principal directions is carried out.     

1976年MS7.8唐山地震断层动态破裂及近断层强地面运动特征

采用美国南加州地震委员会（SCEC）Steven Day博士提供的三维有限差分断层瞬态破裂动力学模型（3D-FDM）,以1976年唐山M_S7.8地震为例,从简化的断层双侧破裂模式出发,对该地震发震断层的动态破裂过程及近断层地表运动特征进行了仿真模拟和计算.研究区域为围绕发震断层200 km×140 km×40 km（深度）的长方形块体组成,模拟计算的空间分辨率和时间分辨率分别为200 m和0.012 s,形成的空间网格节点数为1051×701×201.在DELL小型工作站上,我们实现了对源程序的移植和并行计算.同时,通过引进计算机可视化技术,对模拟数据进行了3D/4D解释分析.另外,在对源程序修改过程中,实现了对京津唐地区三维地壳速度结构的嵌入,在一定程度上增强了对地震波传播以及地面运动模拟的真实性,并讨论了地震破裂的方向性对近断层地表运动的影响.最后根据初步研究结果结合京津唐地区活动断层构造特征,对唐山M_S7.8级主震后随之而来的1976滦县M_S7.1级余震及宁河M_S6.9级余震的动态触发机制提出了新的解释.由于受主震破裂方向性作用的影响,使得主震对后续两个较大余震产生的动态应力变化的峰值在断层的走滑方向上较大,为2~3 MPa,在逆冲方向上较小,为0.1~0.2 MPa.即唐山主震的发生使得其周边的应力场有一个瞬态的应力调整,唐山主震对后续余震的发生有促发作用.     

利用瞬变电磁和多频电磁方法监测地下水位及其对Hawara遗址的影响

利用瞬变电磁（TEM）和地面电磁（GEM）方法,本文研究了埃及Hawara遗址区的地下水对遗址的影响.这个遗址包括Hawara金字塔、北区墓地、以及被称作“迷宫”的南区墓葬场所.现今Hawara遗址已经完全荒废,被耕作区和Bahr Wahba运河包围.地表水和地下水会破坏Hawara金字塔和“迷宫”遗址的地基,现在金字塔入口已被淹没至地面下约6 m深处.本文在耕作区、金字塔以及“迷宫”等三个地区进行了TEM勘察;在“迷宫”地区进行了GEM勘察.综合分析以上两种勘察数据,我们发现,农业灌溉是浸入到地下的水的主要来源;本地区地下水位随着观测点及海拔的不同,在地面以下2~7 m之间变化.     

2016年8月24日意大利中部MW6.2地震强地面运动特征分析

对意大利国家强震台网在2016年8月24日获得的其中部拉齐奥大区阿库莫利市发生的M_W6.2地震强震动三分向记录进行处理和分析。完成原始数据基线校正、滤波等基本数据处理,回归此次地震动幅值衰减规律,发现其整体与ITA08及BA08的衰减趋势一致,但远场实际值低于预测值,不同场地条件下的衰减特性与ITA10一致,近震源幅值较大,且方向性明显;计算并回归分析几种持时,与全球经验预测方程均基本吻合;比较4个幅值较大的近震源台站的反应谱,发现其明显高于欧洲抗震设计规范中的设计反应谱。结合此次震害特点,该地区在实际建设中仍需提高抗震设防能力,以确保安全性等级。     

局部山体地形对断层动力学破裂过程的影响研究

基于曲线网格有限差分方法研究了垂直走滑断层在不同山体地形情况下的动力学破裂传播,分析并讨论了局部山体地形对断层破裂过程及相应地面地震动的影响,得到了各模型断层面的动力学破裂过程及相应的地表峰值速度特征。研究结果表明,山体地形尺度（山体高度及底部延展距离等）对断层动力学破裂过程影响较大,进而影响到相应的地面地震动分布。当山体地形处于自由地表上亚剪切向超剪切转换的位置附近时,山体地形会阻碍断层面上自由地表超剪切的产生。一般而言,对于具有一定埋深的断层,当山体地形底部延展距离一定时,山体高度越高,其对自由地表超剪切的阻碍程度越大;当山体高度一定时,地形底部延展距离越大,越会阻碍自由地表超剪切的产生,这种破裂过程的变化会导致相应地面地震动呈现不同特征的分布。此外,还探讨了断层破裂过程及相应地震动对成核区外初始剪切应力变化的响应,结果显示,当初始剪切应力较高时,高应力降引起的超剪切破裂会对断层破裂及相应的地震动分布起主导作用。      

An explanation of the large PGA value of 2013 Ms7.0 Lushan earthquake at 51BXD station through topographic analysis

In Ms7.0 Lushan earthquake, a large amount of strong ground motion recordings were collected. In this paper, we analyze the recordings carefully. The abnor- mality of ground motion recordings is identified through a log linear regression. In the station of 51BXD, the PGA value has exceeded 1 g, which is the biggest peak ground acceleration （PGA） value obtained from all recordings in this earthquake. The log linear relation shows the PGA value in this station is abnormally large. As this station is located on the footage of a hill, the topographic amplifi- cation factor is explored in order to explain this abnor- mality. Through 3D numerical modeling using spectral element method with transmitting boundary conditions, the amplification factor is quantized. In this station, the topo- graphic amplification is highly polarized in the direction of East-West which agrees with the empirical recordings. This research result suggests us in future directionality of topographic amplification should be considered in the aseismic design.