2008年青海大柴旦Mw6.3地震地面运动模拟

2008年11月10日在青海柴达木盆地北缘发生了大柴旦M_W6.3地震,为了研究该地震的区域地震波传播与地面运动特征,本文利用地质资料和地壳速度结构研究成果,构建了柴达木盆地及周边区域三维传播介质模型,采用有限差分方法模拟了大柴旦地震波场传播过程以及地面运动分布特征.结果表明,柴达木盆地对波场传播有明显影响,表现为地震波传入盆地后在边界产生次生面波,盆地沉积物对地震波具有围陷作用,地震地面运动在盆地内振幅增大、持时延长.模拟结果给出的地震地面运动峰值速度分布以及理论地震图均和观测结果符合较好,反映数值模拟较好地给出了观测地面运动的主要特征以及传播介质模型的合理性.     

北美东部的地面运动关系式

对北美洲东部在１０≤Ｒ≤５００ｋｍ的距离范围４．０≤Ｍ≤７．２５地震的地面运动得到了预测关系。所得到的参数是０．５－２０ＨＺ频率的反应谱、峰值加速率和速度。预测关系是以经验关系为基础的地面运动随机模型得到的。我们得到的关系不同于以往工作的地方的在改进了输入参数经验性的定义和经验性的最终结果的证实。通过论证说明这些关系与Ｍ４－５地震的地面运动一致。要满足要求地判断较高震级时的这种关系还缺乏足够的数据     

表层沉积物特性对地震地面运动的影响研究

建立包含震源、沉积盆地和表层低速沉积层的二维模型,采用交错网格有限差分/伪谱混合方法求解地震波传播,讨论沉积层厚度和速度对地震地面运动的作用。结果表明:沉积层内产生的地震波的多重反射以及转换会引起地面运动持续时间的延长,它们的相干叠加会造成地面运动峰值的放大;随着沉积层速度的增加,多重反射与转换波的能量减小,地面运动持续时间减小,但是不同速度或者不同厚度的低速层模型均显示出一致的地面运动峰值放大特征。结果说明,在包含震源、沉积盆地和沉积层的模型中,沉积层对地面运动的作用机理更复杂。在实际应用中有必要同时考虑这些因素的综合作用。     

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。     

柴达木盆地东部新生代盆地结构与演化

本文对柴达木盆地东部新生代盆地结构和构造演化进行了研究.地震剖面揭示柴达木盆地东部新生界分别向南、北盆地边缘变薄和尖灭,盆地北部被欧龙布鲁克山和埃姆尼克山隆起强烈改造.通过对新生代地层厚度横向变化以及地层剖面分析,确定欧北断裂自中新世晚期开始向北逆冲,导致欧龙布鲁克山发生隆升和德令哈凹陷的形成.埃北断裂从上新世开始活动,与欧北断裂同时向北逆冲,导致德令哈凹陷进一步沉降,形成厚度达2600 m的狮子沟组.埃南断裂在第四纪开始大规模向南逆冲,不仅造成其北侧的欧龙布鲁克山和埃姆尼克山隆起强烈抬升和向南推覆,而且导致南侧霍布逊凹陷的形成,成为柴达木盆地第四纪沉积中心.早期提出的前陆盆地和背驮式盆地模型显然不能解释柴达木盆地东部新生代构造格架和演化历史.本次研究认为柴达木盆地东部的形成是强烈的水平挤压作用导致地壳发生大规模褶皱的结果,即柴达木盆地东部新生代是一个大规模向斜.该向斜盆地模型很好地解释了新生代地层向盆地边缘减薄以及沉积中心主要位于盆地中部等现象.了解柴达木盆地东部构造发展对了解青藏高原侧向扩展具有重要意义.     

沉积盆地的几何形状对强震地面运动的与频率有关的持续时间的影响

本文描述强震地面运动持续时间的几个经验模型。我们将运动函数ｆ（ｔ）的持续时间定义和积分∫＾１０ｆ＾２（τ）ｄτ达到其最终数值的重要部分的时间间隔的总和。此外ｆ（ｔ）为加速速度、速度或位移。所有记录均通过１２个窄滤波器进行带通滤波，而强震地面运动的持续时间系在这些频带分别进行研究。除子震级、震中距等传统参数之外，还考虑其他三个参数，这些参描述围绕着记录台站的沉积盆地的几何形状。文中说明沉积物的存在怎     

2013年甘肃岷县MS6.6地震区域地震波传播模拟与地面运动特征研究

2013年7月22日,甘肃省定西市岷县发生M_S6.6地震,造成了严重的人员伤亡和经济损失.地震发生于青藏高原东北部边缘与甘肃东南部地区的交界处,是该区域一百多年以来发生的最大地震.分析本次地震观测数据显示,岷县M_S6.6地震产生的地震地面运动呈现出明显的区域变化特征.为了研究这种区域变化特征,本文使用全球CRUST1.0和SRTM30模型数据建立了甘肃岷县及周边地区的地下三维传播介质模型,使用并行的三维有限差分方法进行了岷县地震的区域地震波传播模拟,并与研究区内数字地震台网记录的地震观测资料进行对比.通过分析地面运动的峰值速度和持续时间的区域分布特征,发现：在青藏高原东北部边缘,较大的地形起伏对地面运动的峰值速度分布起主要影响作用;在青藏高原外围地区,地形起伏较小,而沉积层主要影响地面运动的峰值速度和持续时间,从而导致了明显的盆地效应,如地面运动的振幅放大和持续时间加长.因此,研究区剧烈的地形起伏和表层沉积层是影响地面运动的重要因素.

     

地震地面运动的卓越方向

地震是活动断裂构造在区域构造应力场作用下，应变能释放的结果。地表建筑，构筑物的地震破坏与地震形变带均匀为同一构造应力场作用的产物，所以它们必然具有相同的力学性状特征。本文通过国内外一些强烈地震震害实例，充分论主下了地震地面运动卓越方向的存在，并指出了它在抗震防灾及工程抗震和震害预测预防方面的重要性。     

Study on the Relationship of Seismic Design Ground Motion at Different Fortification Levels in the Xinjiang Region

The seismic risk analysis results of 79 cities in Xinjiang are presented, and the bedrock peak ground accelerations under three seismic levels and their ratios are discussed. Then, the relationship between earthquake environments and the seismic risk analysis results of different exceeding probabilities are researched. The results show that minor and major earthquake motion parameters calculated from moderate earthquakes do not have a consistent probability and the ratio of bedrock peak accelerations under different exceedance probabilities are closely correlated with earthquake environments.     

Realistic Modeling of Seismic Wave Ground Motion in Beijing City

— Algorithms for the calculation of synthetic seismograms in laterally heterogeneous anelastic media have been applied to model the ground motion in Beijing City. The synthetic signals are compared with the few available seismic recordings (1998, Zhangbei earthquake) and with the distribution of observed macroseismic intensity (1976, Tangshan earthquake). The synthetic three-component seismograms have been computed for the Xiji area and Beijing City. The numerical results show that the thick Tertiary and Quaternary sediments are responsible for the severe amplification of the seismic ground motion. Such a result is well correlated with the abnormally high macroseismic intensity zone in the Xiji area associated with the 1976 Tangshan earthquake as well as with the ground motion recorded in Beijing city in the wake of the 1998 Zhangbei earthquake.     

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。     

新疆地区不同设防水准下设计地震动关系的研究

通过分析新疆79个城市的地震危险性,获得了新疆地区50年超越概率63%(小震)、10%(中震)、2%(大震)的基岩峰值加速度及其相互比值,研究了地震环境与不同概率地震危险性分析结果之间的关系。结果表明,由中震地震动参数换算得到的小震、大震地震动参数不具备一致概率水平,不同概率水准下基岩峰值加速度的比值与地震环境密切相关。     

随机模型上的地震动模拟研究

介绍了一项随机模拟实验,该实验通过模拟一个具体场址模型的地震动响应了解模型参数不确定性对模拟结果的影响。首先给定一个典型的第四纪沉积层场址模型的参数(包括地层厚度、介质密度、横波速度和品质因子等)的统计特征,并据此在计算机上按截尾的正态分布随机抽样形成了16384个随机模型,然后分别在各个模型上进行SH波地震动响应模拟,最后对所有的模拟结果进行统计分析,了解模型参数的不确定程度与模拟结果变化范围之间的关系。实验结果表明,模型参数不确定性对模拟结果的影响程度是随频率增大的。随机模型地震动响应的第一个放大峰发生在353±031Hz的频率上,其幅值为438±076;第二放大峰发生在885±108Hz的频率上,幅值为422±090。两放大峰值的均方差与均值之比分别为18%和25%。与模型参数20%的相对变化程度大致相当。但更高频率上振幅响应的均方差与均值之比则高达30%～40%。     

基于动力学震源模型的三维沉积盆地直下型断层地震动模拟

沉积盆地与近断层地震共同作用会增加地震破坏的风险水平,尤其是盆地下方直下型断层发震情况。采用动力学震源模型刻画断层破裂发震过程,开展沉积盆地直下型断层谱元法地震动模拟研究,探讨不同断层面初始剪应力和成核区位置下三维沉积盆地地表响应规律。研究结果表明,断层面应力降对盆地地表地震动的影响显著,在断层面强度一定的情况下,随着初始剪应力的增大,即应力降增大,盆地地表峰值响应增大,原因在于应力降的改变影响了断层破裂释放能量,进而引起断层破裂速度改变,最终导致盆地地表响应发生变化;改变断层面成核区位置会对盆地内部地震动分布规律产生影响,当成核区位置从断层中间向断层左侧移动时,盆地左侧地震动逐渐减小,而右侧地震动逐渐增大,最终表现为盆地右侧地震动显著高于盆地左侧,原因在于改变成核区位置后,导致近断层地震动的方向性效应发生变化。     

黄河阶地特征与地震动参数的相关性研究

在分析已有资料的基础上划分了兰州盆地与建设工程分布密切相关的T₀、T₁、T₂、T₃和T₄级黄河阶地,建立201个土层地震反应模型。通过一维等效线性化计算和反应谱分析,得出兰州盆地沉积阶地50年超越概率10%地表地震动参数,分析阶地高度和v_S≤500 m/s覆盖层厚度特征与地震动参数峰值加速度Am和加速度反应谱特征周期T_g的相关性。表明兰州盆地T₀~T₂阶地覆盖层厚度与50年超越概率10%A_m呈正相关,T₃及以上阶地覆盖层厚度对A_m增大有明显的减小作用。T_g值随T₀~T₃阶地覆盖层厚度的增加而变大,当覆盖层厚度进一步变大,T_g值不再同步增大,阶地覆盖层厚度对T_g的影响是有限的,阶地海拔高度与地表50年超越概率10%地震动参数没有关系。     

不同级别安评工作确定设防地震参数的要点

本文依据作者多年来编写和评审地震安全性评价报告的体会,分别论述了设防地震的原则,以及Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级和Ⅳ级地震安全性评价确定设防地震参数的要点及缘由,并列举了一些实例,以期为地震安全性评价更加科学和有序的发展有所帮助。     

考虑强地面运动持时影响的概率地震需求模型

选择合理的持时衰减关系,利用Monte-Carlo方法,抽取持时样本,根据震级M、震中距R和局部场地土壤条件S以及持时样本,选择符合条件的实际地震波记录,并进行合理的调值,对一座钢筋混凝土桥墩进行了非线性动力时程分析.对比强地面运动持时与能量需求参数和累积破坏参数的相关性,发现:幅值、频谱和持时对能量需求参数和累积破坏参数的影响是强烈耦合的,且强地面运动持时对两者的影响比较显著;在选择结构第一模态周期谱加速度和合理的能量需求参数,并分别作为地面运动强度参数IM和EDP建立概率地震需求模型时,要考虑持时的影响.