利用远震接收函数反演陕西地震台站下方的地壳厚度

文中利用陕西数字地震遥测台网14个遥测子台记录的远震波形资料,用频率域反褶积方法提取接收函数,由H-Kappa叠加方法反演得到各台站下方的地壳厚度和泊松比。在此基础上结合相关地震构造文献,对陕西地区的地壳特征进行了分析,并讨论了陕西地震活动与地壳结构、地质构造之间的关系。研究结果表明:1)陕西地区的地壳总体趋势是东薄西厚,陕西南部和北部地区地壳较厚(≥40km),位于陕西中部的渭河盆地地壳较薄(34～40km);14个台站中,渭河盆地东部与山西交界的华阴台下方地壳厚度最薄(34km),而盆地西北端的陇县台位于六盘山余脉上,地壳厚度最厚(48km)。2)陕西地区泊松比值总体变化不大(0.24～0.29),可能表明这一地区的岩石组成以中度组分为主;以渭河盆地为界,向北靠近地台一侧泊松比值相对较高,向南靠近秦岭山脉一侧则比值相对较低。3)地震活动与地质构造之间存在内在的联系。渭河盆地处于几个构造体系的复合部位,属于强地震的多发区;陕西南部地区的地震活动相对较弱,主要发生在汉中盆地和安康盆地,受陕南几条主要断裂控制;陕西北部地区地质构造相对稳定,地震活动最弱。泊松比反映了地球内部的物质构成,分析认为其与地震活动存在一     

地壳形变分析的抗差最小二乘配置迭代解法

利用最小二乘配置进行地壳形变分析,其结果的合理性关键在于经验协方差函数的拟合.考虑到观测数据存在粗差的情况,提出基于观测值中位数初值的抗差最小二乘配置方法和基于中位参数法的抗差最小二乘配置方法.两种方法首先分别利用观测值中位数给出观测值初始权阵以及利用中位参数法给出最小二乘配置初始解,然后均在给定协方差函数参数初始值的情况下,应用合适的等价权进行抗差估计并通过迭代计算,最终获得稳健的协方差函数参数估值及最小二乘配置解.利用本文提出的两种方法以及传统方法分别对庐山地震的GPS垂直位移数据和意大利L'Aquila地震的InSAR同震位移数据进行处理分析.结果表明：相对传统方法,基于观测值中位数初值的抗差最小二乘配置方法效果更好,更具稳健性.

     

Analysis of implicit HHT‐α integration algorithm for real‐time hybrid simulation

Real‐time hybrid simulation is a viable experiment technique to evaluate the performance of structures equipped with rate‐dependent seismic devices when subject to dynamic loading. The integration algorithm used to solve the equations of motion has to be stable and accurate to achieve a successful real‐time hybrid simulation. The implicit HHT α‐algorithm is a popular integration algorithm for conducting structural dynamic time history analysis because of its desirable properties of unconditional stability for linear elastic structures and controllable numerical damping for high frequencies. The implicit form of the algorithm, however, requires iterations for nonlinear structures, which is undesirable for real‐time hybrid simulation. Consequently, the HHT α‐algorithm has been implemented for real‐time hybrid simulation using a fixed number of substep iterations. The resulting HHT α‐algorithm with a fixed number of substep iterations is believed to be unconditionally stable for linear elastic structures, but research on its stability and accuracy for nonlinear structures is quite limited. In this paper, a discrete transfer function approach is utilized to analyze the HHT α‐algorithm with a fixed number of substep iterations. The algorithm is shown to be unconditionally stable for linear elastic structures, but only conditionally stable for nonlinear softening or hardening structures. The equivalent damping of the algorithm is shown to be almost the same as that of the original HHT α‐algorithm, while the period elongation varies depending on the structural nonlinearity and the size of the integration time‐step. A modified form of the algorithm is proposed to improve its stability for use in nonlinear structures. The stability of the modified algorithm is demonstrated to be enhanced and have an accuracy that is comparable to that of the existing HHT α‐algorithm with a fixed number of substep iterations. Both numerical and real‐time hybrid simulations are conducted to verify the modified algorithm. The experimental results demonstrate the effectiveness of the modified algorithm for real‐time testing. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于三维应变格林函数反演中小震震源机制

随着复杂速度结构反演的发展和高性能计算能力的提升,基于高精度3D介质模型计算格林函数反演震源机制更具可行性。中小地震因具有更好的覆盖和近似点源效应,在区域结构成像中有着广泛的应用。基于波形类的反演方法如波动方程层析成像\,全波形反演都需要震源机制解,而传统的震源机制反演方法不能很好地应用于中小地震。采用有限差分法构建应变格林张量(Strain Green Tensor,SGT)数据库,将合成波形和实际波形按震相截窗并滤波到不同的频带范围,先通过最小化互相关走时差来进行震源重定位,再通过最小化波形残差反演震源机制。通过合成数据测试验证方法的正确性,随后将该方法应用于青藏高原东部边缘龙门山地区,反演一系列M_W3.4～5.7的中小地震震源机制。由于应变格林张量数据库可预先构建,该方法可以应用于(近)实时震源机制解反演。     

汶川地震强地面运动模拟

基于确定性震源模型的方法主要用于计算低频(＜1 Hz)地震波,难以计算高频地震波;高频(＞1 Hz)地震动常用经验格林函数法或随机方法,对低频地震动模拟不够准确.本文在确定性震源模型方法基础上,尝试采用分解给定的震源模型的方法来模拟宽频带(0.1-10 Hz)强地面运动,即采用分级离散断层面和分解断层面破裂单元上升时间的方法,增加震源时间函数中的高频信号,从而避免了对地震记录丰富程度和准确性的依赖.文中模拟计算了汶川M8.0地震在8个地震观测台的地震动,将模拟结果和观测记录进行了加速度时程曲线和傅里叶振幅谱的对比分析.对比结果显示,模拟估计的地震动峰值加速度和持续时间与观测记录的数据基本在±50％的精度范围内相同,傅里叶振幅谱显示模拟结果有得到10 Hz左右的高频成分.四川盆地中的台站模拟结果高频衰减比观测记录要快,原因是模拟过程没有考虑场地效应.对强地震动模拟还是要综合考虑震源、传播路径和场地的影响.研究结果表明,此改变震源输入的确定性方法可应用于模拟近断层宽频强地面运动.     

断层厚度的地震效应和非对称地震矩张量

本文导出了具有厚度和滑动弱化区域的断层的非对称地震矩张量表示式,指出要求地震矩张量具有对称性不是一个绝对必要的限制.在非对称地震矩张量中,位错项对应于对称地震矩张量,拉力项对应于非对称地震矩张量.由于拉力项等效于单力偶,所以在非对称地震矩张量解的两个节面上,沿滑动矢量方向的力偶强度不再相同,与较大力偶相联系的节面为断层面,与较小力偶相联系的节面为辅助面.这一性质可用以从两个正交的节面中判断哪一个节面是断层面.如果忽略拉力项,会高估与位错对应的标量地震矩.只有满足相应的约束条件的非对称地震矩张量才能表示具有厚度和滑动弱化区域的断层模型,并从中分离出与位错和拉力对应的地震矩张量.     

近30年北半球冬季臭氧总量分布特征及其与平流层温度的关系

臭氧的时空分布特征对气候和环境变化具有显著影响,随着臭氧资料数量的增加和质量的提高,有必要对臭氧时空分布特征及其与气候变化的关系进行详细研究.本文利用欧洲中期天气预报中心提供的1979—2013年的全球月平均臭氧总量资料、平流层温度场资料,采用旋转经验正交函数分解(REOF)、Morlet小波分析、合成分析等方法研究了20°N以北的北半球冬季(12—2月)臭氧总量异常的主要空间分布结构与时间演变特征,并进一步分析了主要模态与平流层上层(2 hPa)、中层(30 hPa)以及下层(100 hPa)温度异常的关系.结果表明:近30年北半球冬季臭氧总量异常变化最显著的区域主要有5个,分别位于极地地区(75°N—90°N,0°—360°)、北半球副热带地区(20°N—40°N,0°—360°)、阿拉斯加地区(60°N—75°N,180°—260°E)、北大西洋地区(45°N—60°N,310°E—360°E)及西伯利亚地区(50°N—65°N,80°E—130°E).5个区域的冬季臭氧总量异常具有明显的年际和年代际变化特征.1980年代后期是各个区域的臭氧总量异常由年代际偏多转为偏少的转换时段.此外,各区域存在显著的年际变化周期,而且各个区域的年际周期存在明显的差异.臭氧总量异常变化与平流层温度异常变化的关系表明,臭氧总量异常的增加(减少)能够导致平流层上层温度异常偏冷(暖)和平流层中、下层温度异常偏暖(冷),其中平流层中层温度异常的偏暖(冷)程度要比下层更加明显.     

半空间饱和土在内部简谐水平力作用下的Ge函数

根据积分变换方法得出了半空间内部作用简谐水平力时的Gree函数．首先，利用Hankel积分变换方法，直接对频域内的Biot波动方程进行求解，得出Biot波动方程的通解；利用通解和半空间内部作用水平力时边界上的边界条件，以及力作用面上的连续性条件，可以得出上述边值问题的解；对于边值问题在变换域内的解进行相应的逆变换，就可以得出频域内的Gree函数．本文得到的线弹性退化解与文献中的结果吻合．最后，文中给出了两个算例．      

抗拔桩变形分析与有效桩长预测

以抗拔桩变形的理论分析为基础,选择双曲线荷载传递函数对桩的极限侧阻力进行合理取值,通过迭代法得到桩身受力情况,由此预测抗拔桩的＂有效桩长＂。结合工程实例进行了计算验证,证明该方法具有实用价值和推广意义。     

县域主体功能区划中可利用水资源指标测算评价研究——以山西省河津市为例

可利用水资源是县域主体功能区规划指标体系的重要指标之一,主要是评价一个地区剩余和潜在可利用水资源对未来社会经济发展的支撑力.以河津市9个乡镇为基本单元,分析各个乡镇的可开发利用水资源,调水量等指标,得出河津市人均水资源潜力空间分布图,并针对各个乡镇在主体功能区中的不同职能提出更加切合乡镇具体情况的水资源利用措施.