震源破裂模式对近断层长周期地震动的影响及在云南地区的应用

作     者：郭金萍 

作者单位：中国地震局地球物理研究所 

学位级别：硕士

导师姓名：陈学良

授予年度：2016年

学科分类：070801[理学-固体地球物理学] 07[理学] 0708[理学-地球物理学] 

主      题：震源破裂模式 近断层地震动 有限差分方法 小江断裂破裂 峰值速度 

摘      要：长周期地震动研究对于分析建筑物与结构物的破坏起到重要的作用。大地震中一些震害资料表明,高层,大跨度结构及储油罐等重要结构的破坏,主要是由于长周期地震动引起的。目前,利用运动学震源模型研究震源破裂模式会对近断层地震动的影响对于分析地震灾害分布特征,地震危险性特征,以及防震减灾特征等方面具有重要的理论参考及应用价值。震源破裂模式有两层含义：第一层含义,根据破裂传播方式的不同,可分为单侧破裂模式、双侧破裂模式和圆盘自相似模式等;第二层含义,根据震源断层形态的不同,实际的震源破裂模式可以有共轭断层模式、级联断层模式等多种。本文围绕震源破裂模式和震源断层形态进行研究,探讨单一断层破裂模式与多断层破裂模式对实际地震动的影响。为了简明、有效地说明问题,本文建立了理想断层模型,研究了不同破裂传播模式的近断层地震动分布特征,并进行比较研究,揭示了破裂传播模式对近断层地震动的重要影响。为了说明复杂震源破裂模式对长周期地震动的重要影响,本文选取了鲁甸地震周围区域作为研究区,利用震源运动学初步反演模型,模拟了鲁甸地震三种断层模型的波场传播过程。模拟结果表明：共轭断层模式比单一断层模式更接近于强震动观测结果,验证了共轭断层对地震动分布复杂性有重要影响。因此,长周期地震动数值模拟研究中要特别重视震源破裂模式的复杂性问题。为了说明具有复杂震源破裂模式的极罕遇地震、特大地震对近断层长周期地震动的影响程度,为云南地区未来的震害防御和应急备灾服务,本文在小江断裂带上设置了不同断层、不同震源破裂过程方案,研究了16种震源模型下小江断裂带及周围地区的地震动分布特征。这些设定地震的可能结果,可为该地区的灾害情景构建的备选方案提供参考。基于以上工作,本文取得的主要进展和成果有：(1)基于运动学震源模型,建立了单侧破裂、双侧破裂和圆盘形破裂等震源破裂过程的震源模型,利用有限差分方法,研究了不同破裂过程的地震动分布特征。(2)使用共轭震源模型对鲁甸地震进行了模拟,并将模拟结果同实际震害分布和实际地震台站记录进行了比较,从震源破裂形态的角度解释了鲁甸地震的复杂震害分布特征。说明了合理设定震源破裂模式对地震动模拟结果有重要影响,即使是一个6.5级的中强地震。(3)通过设定地震的方法研究了小江断裂带上如果发生大地震可能造成的灾害分布,设定了多种不同方案的大地震震源破裂过程,分析了每种方案的近断层地震动分布特征,并估计了在级联断层破裂的情况下,可能发生危险的城市,为小江断裂带及周边地区的震害防御和应急备灾工作提供了参考。