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2021年5月21日云南漾濞M_(S)6.4地震随机有限断层三维地震动模拟

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地球物理学报 2021年第12期64卷 4538-4547页

作者：强生银王宏伟温瑞智李春果任叶飞中国地震局工程力学研究所中国地震局地震工程与工程震动重点实验室哈尔滨150080

2021年5月21日云南省大理州漾濞县发生M_(S)6.4地震,震中附近遭受了强烈地震破坏.为预测此次地震的地震动影响场,利用震源运动学破裂随机模型,基于随机有限断层三维地震动模拟方法,给出了此次地震中28个触发强震动台站的三分量加速度时... 详细信息

2021年5月21日云南省大理州漾濞县发生M_(S)6.4地震,震中附近遭受了强烈地震破坏.为预测此次地震的地震动影响场,利用震源运动学破裂随机模型,基于随机有限断层三维地震动模拟方法,给出了此次地震中28个触发强震动台站的三分量加速度时程模拟记录,并结合强震动观测记录,估计了此次地震的地震应力降及震源破裂过程,进一步模拟给出了此次地震中2823个虚拟观测点的三分量加速度时程.结果表明,模拟记录的峰值地面加速度(PGA)、峰值地面速度(PGV)与观测值接近,并体现了地震动峰值的衰减规律、近场饱和效应和破裂方向性效应;模拟与观测记录的5%阻尼比拟加速度反应谱(PSA)的幅值接近、谱形相似,在0.05~10 s周期段,模拟记录可以很好地预测地震动.基于三分量模拟记录给出了漾濞M_(S)6.4地震的仪器测定地震烈度图,与云南省地震局发布的烈度图接近,极震区烈度最高可达Ⅷ度,震源破裂方向性导致震中SE方向的烈度普遍高于NW方向,受局部场地条件影响沿洱海西侧出现高烈度异常区.

关键词：漾濞M_(S)6.4地震随机有限断层法地震动模拟地震烈度

跨越V形峡谷的桥梁抗震分析:多水平成层非均匀介质V形场地多点地震动模拟

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中国公路学报 2017年第12期30卷 150-158页

作者：柳国环冯啸天津大学建筑工程学院天津300072

为了解峡谷地形对地震波场分布的特殊影响,重点发展和实现了V形非均匀多层介质峡谷的多点地震动场模拟,其理论依据是在长期假设均匀介质峡谷场地的基础上引入分层效应模型,其优点在于考虑了地下土层分布不均匀对地震动的影响。具体理论... 详细信息

为了解峡谷地形对地震波场分布的特殊影响,重点发展和实现了V形非均匀多层介质峡谷的多点地震动场模拟,其理论依据是在长期假设均匀介质峡谷场地的基础上引入分层效应模型,其优点在于考虑了地下土层分布不均匀对地震动的影响。具体理论包括:稳态波场被分为封闭区和开放区,同时引入波函数展开法和大圆弧法,经推导得到了V形峡谷在SH波入射激励下稳态波场的分布频域解析解,进而得到分布于V形峡谷表面的频域谱;然后,简述导出的基于V形峡谷地形的"平-凹"相干函数模型;进而,利用两步骤传递函数法(水平自由表面→V形峡谷表面→峡谷地下)推导得到地下频域谱;由此,形成并阐明了非均匀多层介质V形峡谷表面和地下的多点地震动具体模拟方法;最后,开发了依据上述途径的V形场地多点地震动模拟程序并实现其可视化,验证了计算结果的合理性和可靠性。分析结果表明:波场幅值在峡谷两侧水平场地与峡谷底部具有明显差异,峡谷效应的多点相干性因各土层分界面与峡谷边界稳态波场中的散射成分存在而被降低。

关键词：桥梁工程 V形峡谷地震动模拟波函数多点地震动非均匀介质

2021年青海玛多M_(S)7.4地震随机有限断层三维地震动模拟

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地震地质 2021年第5期43卷 1085-1100页

作者：李春果王宏伟温瑞智强生银任叶飞中国地震局工程力学研究所中国地震局地震工程与工程振动重点实验室哈尔滨150080

2021年5月22日青海省玛多县发生M_(S)7.4地震,这是2008年汶川MS8.0地震后中国发生的震级最大的地震。由于该地区强震动观测台站稀疏,在此次地震中仅获得少量远场强震动记录。为评估此次地震的地震动影响场,文中利用青海玛多M_(S)7.4地... 详细信息

2021年5月22日青海省玛多县发生M_(S)7.4地震,这是2008年汶川MS8.0地震后中国发生的震级最大的地震。由于该地区强震动观测台站稀疏,在此次地震中仅获得少量远场强震动记录。为评估此次地震的地震动影响场,文中利用青海玛多M_(S)7.4地震的多个震源破裂模型、断层滑动模型以及震源破裂随机模型,基于随机有限断层三维地震动模拟方法给出了震中附近一定区域内4461个虚拟观测点的模拟地震动三分量加速度时程。与远场观测记录峰值(PGA、PGV)及青藏地震区地震动峰值预测方程的预测中位值进行对比,发现模拟记录峰值及其距离衰减与预测中位值基本一致,但远场模拟记录峰值普遍低于观测值。文中给出了典型场点(震中、玛多县城、果洛藏族自治州市区等)的加速度时程、速度时程及拟加速度反应谱(PSA)。最后基于模拟记录峰值计算给出了地震烈度的空间分布。基于模拟记录的地震烈度长轴方向与破裂面走向一致,极震区沿破裂面分布,局部场地效应导致烈度等震线呈不规则的椭圆形。与正式发布的地震烈度图进行对比可知,基于模拟记录的地震烈度整体上偏低1~2度,极震区烈度仅为Ⅸ或Ⅷ度。我们推断模拟中采用的统计平均应力降可能导致模拟地震动普遍偏小,考虑地震应力降的不确定性及其与地震动不确定性的关系,模拟记录估计的地震烈度的标准差约为1.2。

关键词：青海玛多M_(S)7.4地震随机有限断层地震动模拟地震应力降地震烈度

考虑区域特征的地震动模拟——以2020年伽师M_(S)6.4地震为例

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地震地质 2021年第2期43卷 430-446页

作者：王宏伟温瑞智任叶飞中国地震局工程力学研究所中国地震局地震工程与工程振动重点实验室哈尔滨150080

为研究伽师地区地震动的区域特征,提高地震动预测的可靠性,文中利用伽师地区近10a收集的强震动观测记录,采用非参数谱反演方法分离了地震动的震源、传播路径及场地影响,建立了反映伽师地区地震动区域特征的路径衰减、路径持时、场地线... 详细信息

为研究伽师地区地震动的区域特征,提高地震动预测的可靠性,文中利用伽师地区近10a收集的强震动观测记录,采用非参数谱反演方法分离了地震动的震源、传播路径及场地影响,建立了反映伽师地区地震动区域特征的路径衰减、路径持时、场地线性反应等经验模型,并给出了伽师地区46次地震的震源参数(矩震级、拐角频率和应力降)。文中确定的伽师M_(S)6.4地震的矩震级为5.893、拐角频率为0.362Hz、应力降为6.684MPa。伽师地区地震动的近场路径衰减较慢,而远场更快的路径衰减与显著的非弹性衰减有关,文中将伽师地区的路径衰减近似地描述为双段线性几何扩散经验模型和品质因子Q=60.066f 0.988表示的非弹性衰减项的叠加;伽师地区地震动的路径持时较长,明显高于四川地区;对比SS14场地线性反应模型,伽师地区局部场地对10~30Hz频段地震动的线性放大效应很弱,其他频段的场地线性反应与SS14模型接近,在此基础上提出了适用于伽师地区的SS14调整模型。文中进一步将伽师地区地震动区域特征应用于伽师M_(S)6.4地震的地震动模拟,震源破裂过程采用随机产生的震源运动学破裂模型表示,通过对比观测和模拟记录的峰值和反应谱,检验了区域特征的可靠性,最后给出了伽师M_(S)6.4地震的地震动场。

关键词：伽师 M_(S)6.4地震震源参数路径衰减区域特征地震动模拟

基于运动学震源的察隅Mw8.6级地震动模拟

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水利学报 2024年第11期55卷 1319-1332页

作者：钟菊芳胡祎石张艳红胡晓南昌航空大学土木与交通学院江西南昌330063 中国水利水电科学研究院北京100048

为获取1950年察隅Mw8.6级地震的地震动空间分布规律,探讨震源模型对模拟地震动影响以及地震对雅鲁藏布江下游区的影响,在前人研究基础上分别建立单断层和双断层运动学混合震源模型,综合考虑中国大陆岩石圈速度结构模型USTClitho1.0和全... 详细信息

为获取1950年察隅Mw8.6级地震的地震动空间分布规律,探讨震源模型对模拟地震动影响以及地震对雅鲁藏布江下游区的影响,在前人研究基础上分别建立单断层和双断层运动学混合震源模型,综合考虑中国大陆岩石圈速度结构模型USTClitho1.0和全球地壳模型Crust1.0,分别构建单断层模型场地和双断层模型场地对应的地下一维速度结构,采用谱元法对察隅Mw8.6地震开展了目标区域地震动合成研究。通过对比分析目标区域4个观测点的模拟加速度时程、反应谱与前人研究结果的异同,验证了本文所构建模型的适用性。研究结果表明:(1)地表地震动强度大,断裂带投影区域,单、双断层模型最大PGA分别达1050和1145 cm/s^(2),最大PGV分别达472和291 cm/s,最大PGD分别达107和652 cm;(2)震源模型对模拟地震动影响大,单、双断层模型断裂带地表投影区最大PGA、PGV和PGD分别差95 cm/s^(2)、181 cm/s及545 cm;(3)单断层模型地震动随断层距的衰减拟合效果优于双断层模型地震动,除双断层模型EW分量PGD值随断层距增大而衰减的速度慢于其他两分量外,单、双断层模型的PGA、PGV及其余各分量的PGD随断层距增大的衰减速度相当;上盘地震动随断层距增加的衰减速率快于下盘;(4)察隅Mw8.6级地震在各拟建工程场点均产生了较强的地震动和明显的永久地表位移,为防止大震可能造成的严重地震灾害,建议各工程场点采取必要的措施减轻震害损失。

关键词：察隅地震谱元法单双断层震源地震动模拟近断层效应衰减效应

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考虑土体非线性山-谷耦合复杂场地空间相关多点地震动模拟

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振动与冲击 2024年第16期43卷 118-128,158页

作者：何颖尹奔驰刘中宪丁晓凡天津城建大学土木工程学院天津300384 天津市土木建筑结构防护与加固重点实验室天津300384

采用考虑局部场地非线性地震波散射效应的空间相关多点地震动模拟方法,对山-谷耦合场地的地震动进行定量模拟分析。非线性地震波散射效应基于有限元-间接边界元耦合法和等效线性土体模型进行计算。结果表明,山体的存在会增大沉积内的地... 详细信息

采用考虑局部场地非线性地震波散射效应的空间相关多点地震动模拟方法,对山-谷耦合场地的地震动进行定量模拟分析。非线性地震波散射效应基于有限元-间接边界元耦合法和等效线性土体模型进行计算。结果表明,山体的存在会增大沉积内的地震动反应,对短周期的地震波的放大效应更为显著,增幅可达50%。相较于单一沉积谷地地形的沉积谷地外部,山-谷耦合场地中山体地震响应有所减小。相比线性模型,考虑土体非线性时,沉积谷地地震动强度较线性时的结果有所降低,反应谱峰值位置也会发生改变,但山体影响更为显著。不同山体形状对谷地影响不同,对于谷地内部分点位影响的差别可达40%。该研究为山-谷耦合场地工程结构抗震设防提供了部分理论依据和计算方法。

关键词：地震动模拟等效线性化局部场地效应有限元-边界元耦合法山-谷耦合场地

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随机有限断层法的俯冲带板内地震动模拟

哈尔滨工业大学学报 2023年第10期55卷 103-113页

作者：林德昕马强陶冬旺马完君解全才刘名吉中国地震局工程力学研究所地震工程与工程振动重点实验室哈尔滨150080 地震灾害防治应急管理部重点实验室哈尔滨150080

为明确随机有限断层法在俯冲带板内地震动模拟中的适用性,以2021年日本千叶M j6.1俯冲带板内地震为例,使用该方法模拟了震中范围100 km内25组KiK-net台站井上和井下记录,并分析了模拟与观测记录的频谱、持时、峰值和空间分布等地震动特... 详细信息

为明确随机有限断层法在俯冲带板内地震动模拟中的适用性,以2021年日本千叶M j6.1俯冲带板内地震为例,使用该方法模拟了震中范围100 km内25组KiK-net台站井上和井下记录,并分析了模拟与观测记录的频谱、持时、峰值和空间分布等地震动特征。结果表明:模拟与观测记录的5%阻尼比拟加速度反应谱(A_(ps))在0.1~10 Hz频带范围内吻合较好;基于70%能量持时模型的模拟记录在强震动段和持时上与观测记录匹配良好;井上台模拟与观测记录的地表峰值加速度(A_(pg))接近,且两者A_(pg)衰减特征基本一致;模拟和观测记录所得A_(pg)等值线相似。此外,将模拟和观测记录与现有日本俯冲带板内地震动衰减关系式(Zhao16)进行了比较,发现Zhao16的A_(pg)预测值普遍出现高估,其A_(ps)预测值在低频和高频分别出现一定程度的低估和高估,这可能与研究区域的盆地效应和软土层有关。研究结果为随机有限断层法模拟俯冲带板内地震动的适用性提供了依据,进而为探索将该方法应用于中国具有相似俯冲带构造的地区提供参考。

关键词： 2021日本千叶地震随机有限断层法地震动模拟俯冲带衰减关系俯冲带板内地震

基于地震动模拟的一致危险谱和条件均值谱生成及应用

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工程力学 2015年第S1期32卷 196-201页

作者：朱瑞广于晓辉吕大刚哈尔滨工业大学结构工程灾变与控制教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150090

提出了一种基于地震动模拟的一致危险谱和条件均值谱的生成方法。该方法采用AB95_BC点源模型和基于有限断层的混合震源模型来生成人工模拟地震动,进一步对模拟地震动的反应谱进行统计分析,生成研究地区的一致危险谱及条件均值谱。为说... 详细信息

提出了一种基于地震动模拟的一致危险谱和条件均值谱的生成方法。该方法采用AB95_BC点源模型和基于有限断层的混合震源模型来生成人工模拟地震动,进一步对模拟地震动的反应谱进行统计分析,生成研究地区的一致危险谱及条件均值谱。为说明该文方法,选择缺乏历史地震资料的美国Memphis TN地区作为研究区域,模拟了该地区未来1000年可能发生的地震,并生成该地区50年超越概率为2%一致危险谱及相应的条件均值谱。最后考虑不同调幅方法、匹配均值和标准差等因素的影响,结合贪心优化算法,利用条件均值谱挑选地震动记录。

关键词：点源模型混合震源模型一致危险谱条件均值谱地震动模拟

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地震动模拟过程中断层参数的敏感性分析

地震工程学报 2016年第2期38卷 212-218页

作者：王德才何骁慧合肥工业大学建筑与艺术学院安徽合肥230601 中国科学技术大学地球和空间科学学院安徽合肥230026

地震发生后通常无法快速获取较准确的断层参数,这可能会对采用地震动模拟方法进行地震动强度快速评估产生影响。选取美国西部两次地震,采用两种地震动模拟方法,通过改变断层走向、滑移角、倾角和震源深度等主要断层参数进行模拟计算,分... 详细信息

地震发生后通常无法快速获取较准确的断层参数,这可能会对采用地震动模拟方法进行地震动强度快速评估产生影响。选取美国西部两次地震,采用两种地震动模拟方法,通过改变断层走向、滑移角、倾角和震源深度等主要断层参数进行模拟计算,分析不同参数对地震动参数和反应谱值的影响以及不同方法计算结果的准确性。结果表明:GP方法模拟的结果比EXSIM方法更接近观测值;在参数误差范围内,相比于模拟方法本身的误差,各参数对模拟结果的影响较小,地震动强度快速评估时可以利用较合理的快速反演断层参数进行地震动模拟。

关键词：断层参数地震动模拟震源深度反应谱