基于Matlab的强震数据处理技术实现

强震动观测数据通常由强震仪原始二进制加速度记录组成,在国内外相关强震数据库下载的强震记录均为解码、处理后的ASCII格式文本文件,非原始文件,记录格式不同,但均由数据头段和数据区2部分组成。以我国未校正加速度记录(UA)数据格式为例,探讨基于Matlab程序的强震数据处理技术,并识别记录的地震动特性,为强震数据多领域应用提供技术支持。     

巴颜喀拉块体东南缘应力演化及鲁甸地震自发破裂模拟研究

巴颜喀拉块体活动导致的昆仑—汶川地震系列,是目前中国大陆唯一一组7级以上地震序列,未来几年该块体仍是发生7级地震的主体地区。巴颜喀拉块体东缘从走滑运动向逆冲运动转换的构造动力学性质使得活动块体两个相邻边界带存在大地震序列的关联性。研究表明近期逐渐加速的块体东边界强震序列是北边界强震活动的响应,巴颜喀拉块体南边界的鲜水河断裂带同样以左旋走滑的方式向东边界挤压,但巴颜喀拉块体东南缘地震呈现以下两个特点,一是强震大都发生在巴颜喀拉块体东边界断裂带,东边界强震序列呈现加速状态;二是南边界鲜水河断裂带在1973年炉霍7.6级地震后,已有40多年没有发生7级以上地震,鲜有6.5级以上强震,在此次地震序列中表现出一种大震缺失的状态。因此,巴颜喀拉块体东南缘主要断裂带的地震危险性值得关注和研究。同震库仑破裂应力及震后粘弹性松弛在解释余震序列分布,分析强震序列相互作用关系及未来地震危险性分析等方面发挥了重要的作用。比如汶川地震之后,一些研究者利用弹性位错模型计算了汶川地震的同震库仑破裂应力变化,并对龙门山区域未来的地震危险性进行了估计。一些研究者分别计算了汶川地震和芦山地震后周边断层的同震库仑应力变化,以及汶川地震和芦山地震引起的同震和震后粘弹性松弛应力场变化,得到了汶川地震可能有效地促进了芦山地震的发生的结论。在应力演化过程中,震间构造应力加载对强震危险性的作用也非常重要,目前比较流行的计算这部分应力积累的做法是采用"负位错"的理论进行计算,这一方法虽然简洁,但假设了断层是完全闭锁的,可能会造成一定误差。本文拟以巴颜喀拉块体区域构造活动作为三维有限元模型的边界约束,综合研究区域介质速度、密度结构最新反演结果计算介质的弹性材料参数,从初始应力场出发模拟在构造应力和重力作用下的现今背景应力场,计算强震序列引起的区域内断裂带震前、震间、震后的应力演化,获得更为准确可靠的应力场结果。利用速率-状态关系计算库仑应力变化对研究区域背景地震发生率的影响,利用泊松概率过程计算研究区域在汶川地震和芦山地震震后未来10年6级以上强震的发震概率及研究区域主要断裂带的6级以上强震发震概率。除以上述准动力学的方法研究巴颜喀拉块体东南缘应力演化及地震危险性,本文还以鲁甸地震为例,研究鲁甸地震从成核区开始破裂,然后扩展直至终止的自发破裂动力学过程,探索影响地震自发破裂位错的主要因素。研究内容:(1)建立巴颜喀拉块体东南缘三维粘弹性有限元模型。(2)模拟巴颜喀拉块体东南缘主要断裂带上1900年以来7级以上强震序列的应力演化过程,并对强震序列对芦山地震的触发作用进行了研究,对比库仑应力场及等效应力场演化结果与背景地震活动的关系。(3)应用速率-状态关系研究库仑破裂应力对汶川地震、芦山地震震后研究区域的地震发生率的影响,应用泊松过程给出研究区域主要断层未来的强震发生概率。(4)应用可以描述断层摩擦机制的FAULTS有限元软件对芦山地震断层错动方式,初始破裂点进行了模拟,研究了汶川地震后,断层强度的变化对芦山地震的影响。(5)应用曲线有限差分方法建立鲁甸地震非平面断层自发破裂模型,模拟鲁甸地震在包谷垴—小河断裂上的自发破裂过程,分析影响鲁甸地震自发破裂过程的主要因素。本文的创新点:(1)以三维速度、密度反演结果建立能反映更真实地下介质的三维粘弹性有限元模型;(2)从初始应力场出发,进行数十万年的应力场演化模拟直至获得与现今构造应力场更为吻合的背景应力场用于地震序列模拟;(3)采用泊松概率模型计算地震发生概率时直接基于三维粘弹性有限元模型得到的库仑应力结果,充分考虑了同震、震间和震后效应的影响。同时,在考虑背景地震发生率时采用了更全面完整的地震目录,这可能使得对未来地震危险性的估计更准;(4)对鲁甸地震自发破裂过程进行了动力学模拟,将震间应力积累过程与同震地震破裂过程的模拟结合起来。     

强震下高层建筑横向晃动反应过程模拟分析

传统的静力弹塑性分析方法对强震作用下的高层建筑的横向晃动反应过程模拟时,存在计算结果不准确、计算用时较长的问题。提出新的强震下高层建筑横向晃动反应过程模拟分析方法,其基于直接积分法的三种方法实施模拟分析。分别是隐式方法、显式方法以及KK模型方法。其中隐式方法和显式方法均能够对不同自由度下的高层建筑的横向晃动位移作出准确的计算,KK模型通过高层建筑Von Mises屈服面,分析高层建筑钢材Bauschinger反应基础上,精确模拟出高层建筑在横向晃动反应中的变形过程。实验结果说明,所提方法对强震作用下的高层建筑的横向晃动反应的运算准确率和效率较高。     

2013年甘肃岷县—漳县6.6级地震仪器烈度与宏观调查烈度比较分析

对西北强震动台网中心收集的2013年7月22日甘肃岷县-漳县M_S6.6地震117组三分向加速度记录进行处理和初步分析,计算出相应的仪器烈度值。将该值与岷县漳县地震烈度图（中国地震局,2013）中的烈度区值进行对比,偏差在1度以内的占台站总数的81.8%。将地震仪器烈度与强震台站周边5 km内调查点烈度对比分析,完全吻合的台站占50%,略低于芦山地震58.6%。灾害调查分析认为岷县-漳县地震灾区建筑以土木结构和木结构为主,在相同烈度情况下,破坏比例大于其他地区。因此,虽然仪器烈度与震后宏观调查烈度不能达到完全吻合,但前者在一定程度上反映了震害情况,可快速为应急救援决策提供依据。另外,震后宏观烈度资料是一定区域范围内的平均或延伸,而强震数据只是个别点上的数据,不能忽略两者之间的差异性。     

川滇菱形块体东边界库仑应力演化及强震发生概率估算

本研究基于分层黏弹介质模型,考虑强震或大地震同震位错、震后黏滞松弛及主断层段震间构造应力加载三方面效应,给出1480年以来,川滇菱形块体东边界鲜水河断裂带、安宁河断裂带、则木河断裂带和小江断裂带共20个断层段由三方面效应引起的累积库仑应力变化随时间的演化,分析强震间相互作用和强震发生的应力累积背景,定性分析各断层段的地震危险性.同时,分别采用现今台网地震目录和川滇菱形块体东边界各断层段强震复发间隔两种资料,定量计算2030年各断层段的强震发生概率;并基于摩擦本构理论,将周边强震引起的库仑应力变化量作为应力扰动,修正强震发生概率的计算结果.各断层段累积库仑应力演化的结果表明,鲜水河断裂带中部八美段、色拉哈段及南部磨西段、安宁河断裂带冕宁-西昌段、小江断裂带北部巧家-东川段和南部建水段的累积库仑应力显著增加.修正的强震发生概率计算结果显示,鲜水河断裂带中部八美-色拉哈-康定一带、安宁河断裂带冕宁-西昌段、小江断裂带南部华宁-建水一带强震发生概率较高,地震危险性值得关注.本研究基于库仑应力演化计算定性分析强震危险性的同时,基于摩擦本构律理论,结合地震引起的应力扰动和强震发生背景,定量计算修正的强震发生概率,为川滇菱形块体东边界强震危险地点及中长期发震紧迫程度判定提供方法和依据.     

青藏高原东缘及邻区强震构造:专辑序言

青藏高原东缘由多个次级构造单元组成了独特的“多层次挤出-旋转活动构造体系”,是调节高原物质向东挤出的构造转换带,发育了高密度的活动断裂,强震频度高且强度大,而且地质地貌复杂,成为我国地震灾害问题最为突出的地区之一。近年来,伴随全国地震灾害风险普查、城市活断层探测、地震科学实验场建设、工程场地的地震安全性评价以及重大工程与城镇区的活断层鉴定与地壳稳定性评价等工作的深入开展,高精度遥感、构造地貌、古地震和第四纪年代学等方法的广泛应用,显著提升了青藏高原东缘及邻区强震构造的调查研究程度。为了及时交流这方面的最新研究成果,支撑区域防震减灾及重要工程和基础设施建设的地质安全评价等工作,《地震科学进展》编辑部组织了“青藏高原东缘及邻区强震构造”成果专辑,征集了活断层与地震、甘肃积石山地震以及相关领域的研究综述等代表性学术论文20余篇,本期《青藏高原东缘及邻区强震构造专辑Ⅰ》优选了10篇论文,后续还将推出《青藏高原东缘及邻区强震构造专辑Ⅱ》,希望这些成果可提升对区域强震活动特征与孕震构造机制的理解,并为区域强震危险性分析和有效防范强震灾害风险提供科学依据。     

日本Mw9.0强震的高频GPS形变波特征初探

利用高频GPS数据长基线双差精密定位技术,获取2011年3月日本Mw9.0强震近场和远场GPS连续参考站的瞬时动态形变。分析表明：距震源较近的IGS站（USUD）的同震动态形变水平方向幅度超过60 cm,震后水平形变达到30 cm;位于远场的GPS连续参考站（JLYJ）的动态形变,清晰地给出了地震面波引起的地表形变波形。对JLYJ站的谱分析表明,地震面波引起的动态形变周期为10～17 s,并出现了两次峰值,东西向和垂向上的动态位移量远大于北南向,说明JLYJ站的形变主要由Rayleigh波及其谐波所主导,Rayleigh波的传播速度为3.5 km/s,波长约50 km。     

基于三参量威布尔分布的潜在震源区强震危险性估计

本文提出了一种基于三参量威布尔分布模型估计潜在震源区强震危险性的方法。选择日本东海-南海地震带为潜在震源区,分别基于强震发震时间间隔服从二参量和三参量的威布尔分布,估计该区强震危险性,结果表明三参量威布尔分布的拟合效果优于二参量威布尔分布。选择马尼拉海沟俯冲带为潜在震源区,基于三参量威布尔分布估计该区强震危险性,结果显示未来10、30和50年该区强震（M≧7.5）复发概率分别为62%、82%和89%,最短发震时间间隔估计为1.70年。     

辽阳FD-105K与FD-125水氡观测仪对比分析研究

通过对辽阳地震台汤河冷泉2014年4月以来的两套水氡观测仪对比观测数据进行分析研究。结果表明两套仪器产出的数据具有长周期趋势上的同步性变化特征,氡值均具有明显夏低冬高的年变规律,月均值相关性参数计算也表明两套数据具有高的相关性,但氡值的数值差却存在比较明显的差异。综合分析认为,FD-125水氡观测仪暂不能完全取代FD-105K水氡观测仪,还需要经过长时间的对比观测才能定论,最好能有震例进行检验。