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基于运动学和动力学震源模型的近断层地震动研究

刘启方  
【摘要】:近断层地震动是近十多年地震学和地震工程学中非常活跃的研究领域。上世纪末全球发生的许多破坏性地震在近断层区域表现了一定的特征,同时也造成了严重破坏,促使研究人员研究近断层地震动的基本特征和分布规律、近断层地震动的模拟和预测方法,从而预测未来发震断层附近的强地震动分布区域和地面运动时程,为城市规划和结构抗震以及震害预防服务。由于距离发震断层很近,近断层地震动是地面运动中最为复杂的一个区域,它强烈地依赖于断层的破裂过程、断层面上位错的发展过程、破裂速度、滑动方向、以及观测点与断层的相对位置等。断层的破裂细节对它有重要影响,因此需要研究断层的破裂过程对近断层地震动的影响。本文利用数值模拟技术和运动学震源模型对近断层方向性速度脉冲、近断层地震动的预测方法进行了深入细致的研究,同时对断层的破裂过程进行了初步研究。得到了以下的结论和认识: 1. 在均匀弹性全空间内对方向性速度脉冲和震源参数间的定性关系作了系统研究,指出了近断层区域方向性速度脉冲主要与位于观测点与初始破裂点间一部分破裂面的位错大小、方向、上升时间等因素有关。破裂速度对于方向性速度脉冲的峰值和周期有重要影响,它是和上升时间同样重要的物理量。当前的统计关系中都忽略了破裂速度的影响,这是不完整的。方向性速度脉冲的周期随震源时间函数中上升时间的增大而增加。 2. 在基岩半空间内详细分析了方向性速度脉冲的峰值、周期和分布区域与震源参数之间的关系,研究分析认为: (1) 对于浅源地震,特别是破裂至地表的断层,破裂速度是影响方向性脉冲的最主要因素之一,随着破裂速度的增加,脉冲的周期下降,峰值显著提高,脉冲的影响区域增大。 (2) 断层的埋深对于方向性速度脉冲的峰值有重要影响,对于同样的断层,随着断层埋深的增加,方向性速度脉冲的峰值明显下降,分布区域下降。断层的埋深对方向性速度脉冲的周期也有一定的影响,特别是对于破裂至地表或埋深很浅的断层,在一定的范围内脉冲的周期随断层距增加而增大。 (3) 震级大小是方向性速度脉冲的另外一个最主要的影响因素,随着震级的增大,位错和上升时间都增大,表现为脉冲的峰值和周期呈增大趋势,


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