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断层附近强地面运动的初步研究

刘启方  
【摘要】: 断层附近的强地面运动是近年来地震学和地震工程学的共同关注的一个热点问题,本文利用简单的介质模型和震源模型分析了断层附近强地面运动的一般特征,总结了断层附近地震动的一些规律,并利用经验格林函数法合成了云南施甸5.9级的近断层地震。 1.详细总结了由袁一凡、廖振鹏提出的弹性半空间内位错源的数值解法,并将此方法推广到均匀弹性成层半空间。 2.利用位错源的数值解法和简单的运动学震源模型对弹性半空间和成层半空间中的垂直断层及一般断层的走滑、倾滑引起的地震动分布规律进行了研究,初步得到了以下结论: 对于埋深较浅的垂直断层,强地震动主要集中在沿断层在地表的投影附近比较窄的范围内,对于埋深较浅具有一定倾角的一般断层,强地震动仍然集中在比较窄范围内,但是其集中区域要偏离断层面在地表投影一段距离,偏离的大小与断层的倾角等因素有关;随着断层埋深的加深,地震动三分量的整体变化规律是幅值明显下降,同时随震中距的衰减变缓,影响范围变广。成层半空间由于土层的放大作用,其地震动幅值增大,影响区域变广,持时增长。同时由于有了地震波的多次反射,其地震动分布较混乱,但强地震动仍主要集中在沿断层在地表的投影附近比较窄的范围内;断层附近的强地面运动的某些分量会由于破裂的方向性影响产生方向性效应,但地震动的高频部分基本看不出方向性的影响;在某些周期分量上地震动振幅谱在断层端点处有峰值;在垂直于断层面的分量上,断层附近的地震动的速度易形成大脉冲。 3.用经验格林函数法合成了发生在云南施甸震中距为1.1公里的5.9级主震记录。同时,在合成的过程中认识到断层附近的小震记录作为经验格林函数存在两个缺陷,第一,由于小地震一般不能引起场地土的非线性反应,而大震能引起场地土的非线性反应,因此,断层附近的小地震不能完全包含传播介质的复杂性影响。第二,由于近场地震动的衰减无论随震中距还是震源深度都衰减很快,同时近场地震动与方位角有很大的关系,不同方位角上的地震动差别很大,所以在埋深较浅发震断层附近合成地面运动时,如果用一个小震记录作为大震断层上某个子源的经验格林函数,其它的子源用该小 摘要 震记录乘上儿何修正因子作为其它们的经验格林函数,这种做法无论在波形 还是在幅值上都存在问题。据此,本文对此问题进行了一些探索,提出了一 种在近断层附近利用小震记录模拟大震记录的方法。


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