震源参数对地震动相干函数的影响
震源参数对强地面震动模拟结果的影响
wwwdizhenxborgcn率法考虑地震预测的不确定性给出了便于工程应用的概率预测结果该方法主要得到的地震动参数是峰值和反应谱这种地震危险性评估方法在工程建设基础设施建设的抗震设防方面发挥着重要作用然而从大量的强震观测资料分析研究和近断层地震动的数值模拟研究中发现强地震动特别是近断层地震动具有集中性aagaard犲狋犪犾2004破裂的方向性效应somerville犲狋犪犾mavroeidis2002近断层的速度大脉冲akimavroeidis2003以及上盘效应abrahamson随着强地震记录的不断完善和震源破裂过程研究的发展一种考虑震源破裂机制与传播效应的强地震动场建模理论与数值计算方法已成为当前研究的一个新的方向并取得较大进展irikura犲狋犪犾该方法能够反映震源传播途径和局部场地条件的影响能够揭示强地震动场的工程破坏特性形成机理与分布规律这种基于确定性断层进行强地面震动预测的研究内容主要包括
１ ）Ｋｅ ｙ Ｌ ａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ ｏ ｆ Ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ，Ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ｓ ｕ Ｐｒ ｏ ｖ ｉ ｎ ｃ ｅ（ Ｓ ｕ ｚ ｈ ｏ ｕ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ
Ｅｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｏ ｆ ｓ ｅ ｉ ｓ ｍｉ ｃ ｓ ｏ ｕ ｒ ｃ ｅ ｐａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ｏ ｎ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
震源参数对强地面震动模拟结果的影响
震源参数对强地面震动模拟结果的影响丁海平;刘启方【摘要】基于运动学震源模型,进行了不同震源参数情形下强地面震动数值模拟.结果表明,不同的破裂过程会产生差别甚大的强地面运动分布,一次确定性震源参数的模拟结果不能作为活动断层地震危害性评价的指标,只有通过大量三维地震动场模拟计算,给出地面震动评估的统计结果,才是比较合理的发展方向.由于一次三维地震动场计算耗时很大,因此解决问题的关键是如何考虑合理的震源参数.【期刊名称】《地震学报》【年(卷),期】2010(032)001【总页数】9页(P51-59)【关键词】强地面震动;数值模拟;震源参数;发震断层【作者】丁海平;刘启方【作者单位】中国苏州,215011,江苏省结构工程重点实验室(苏州科技学院);中国哈尔滨,150080,中国地震局工程力学研究所;中国哈尔滨,150080,中国地震局工程力学研究所【正文语种】中文【中图分类】P315.2目前,工程结构抗震分析最常用的地震输入是基于概率性地震危险性分析得到的.概率法考虑地震预测的不确定性,给出了便于工程应用的概率预测结果.该方法主要得到的地震动参数是峰值和反应谱,这种地震危险性评估方法在工程建设、基础设施建设的抗震设防方面发挥着重要作用.然而,从大量的强震观测资料分析研究和近断层地震动的数值模拟研究中发现,强地震动特别是近断层地震动具有集中性(Aagaardet al,2001;Inoue,Miyatake,1998;刘启方等,2004),破裂的方向性效应(Somervilleet al,1997;Mavroeidis,Papageorgiou,2002),近断层的速度大脉冲(Aki,1968;Abrahamson,2000;Mavroeidis,Papageorgiou,2003),以及上盘效应(Abrahamson,2000;Oglesbyet al,1998)等特点,而根据地震危险性分析结果合成的人造地震波则反映不出这些特点.随着强地震记录的不断完善和震源破裂过程研究的发展,一种考虑震源破裂机制与传播效应的强地震动场建模理论与数值计算方法已成为当前研究的一个新的方向,并取得较大进展(Irikuraet al,1998;Irikura,Miyake,2006).该方法能够反映震源、传播途径和局部场地条件的影响,能够揭示强地震动场的工程破坏特性、形成机理与分布规律.这种基于确定性断层进行强地面震动预测的研究内容主要包括:1)潜在发震断层的确定.主要利用反映活动断层长期活动习性的各种参数,结合其深部构造环境、现今运动状态和近断层应力-应变环境等资料,确定未来一定时段内发生中强以上地震的位置、震级上限和发震概率.2)震源模型的确定.通过震源参数反演、破裂过程成像等资料进行统计获得.3)三维地下介质计算模型的确定.综合利用地震勘探、地质、地貌、地球物理探测、钻探、工程地质勘察、大地测量、各地层波速试验等资料建立.4)震源破裂过程模拟.根据震源力学和断层力学理论,模拟断层破裂过程模型一般采用运动学震源模型或动力学震源模型.5)大规模复杂地球介质中长周期地震波传播的计算.目前已有比较成熟的有限差分或有限元方法.6)考虑有限断层模型高频地震动计算.一般采用根据Boore的基于随机振动理论的方法(Boore,1983)及在此基础上发展的方法.7)根据高、低频地震动合成结果,给出地面三维地震动场的评估结果.在根据确定性断层进行强地震动场计算时,目前碰到的最大困难之一是:震源模型参数的确定.以运动学震源模型为例,描述断层宏观特征的几何参数主要包括断层的破裂面积、长度、宽度、埋藏深度、断层的走向和倾角;描述平均破裂过程的参数包括地震矩、平均位错、平均滑动时间、滑动方向、平均破裂速度、破裂方式和初始破裂点位置等.其中大多数震源模型参数可以通过地震勘探和地震记录的反演统计关系得到,如断层的走向、倾向和倾角、滑动角等可以通过地震勘探确定;断层的长度和宽度、平均位错(Wells,Coppersmith,1994)、平均滑动持时(Somervilleet al,1999)等可以由统计关系式得到.即便是断层面上凹凸体(Asperity),其面积与矩震级也有明显的相关性,其平均滑动可采用大约整个断层平均滑动的2倍左右.而对于未来发震断层的埋藏深度、初始破裂点、破裂方式等,目前仍缺乏可靠的方法进行预测,常常需作假定.研究表明,这些参数是控制近断层地震动强度、分布区域的一个重要指标(刘启方等,2004),假定是否合理,将影响到最终模拟结果.本文将针对一条假想的发震断层,采用运动学震源模型,探讨断层埋深和初始破裂点位置两个参数对地震动大小和空间分布的影响,并提出相应的处理方法.本文采用的确定性发震断层取自长春市活断层地震危害性工作中提出的一条设定地震断层,根据活断层探测结果,发震断层震源参数见表1.图1是进行三维地震动场模拟的计算区域的平面图,ORS T为计算区,范围为38 km×42 km,PQ为发震断层在地表的投影线.根据计算区域内收集到的钻孔、第四系等深线,以及断层浅层人工地震勘探等资料,并借助ArcGIS,Surfer等工具软件,建立了图2所示三维地下结构计算模型,其中深度为23 km.地下介质结构参数见表2.在图2的地下结构计算模型中,除自由表面外,其余5个面都是人工边界.三维长周期地震动场数值模拟采用由24台计算机构成的并行系统(丁海平等,2004)和显式有限元并行算法(丁海平等,2006).数值模拟断层附近地震动场时,假定断层所在的区域为简单的均匀介质(上地壳和下地壳取相同参数),利用移动位错源在全空间辐射的地震波作为入射波施加到计算区域中,即计算区域的深度取 T5层面的底部 H=3.0 km.首先利用六面体单元对计算区域进行有限元剖分,根据介质波速和数值计算精度和稳定性原则,有限元网格空间步距取30—300 m,时间步距取0.005 s,计算区域内的节点可以分为内节点和边界节点,全部内节点的运动方程为式中,M为质量矩阵,C为阻尼矩阵,K为刚度矩阵.采用中心差分和平均近似相结合的格式时步递推求解内节点的运动过程,具体的求解过程参阅李小军等(1992)文章,这里不再赘述.对于人工边界点,采用多次透射公式(廖振鹏,2002)式中,N为透射阶数,0为人工边界点,j为与节点0相邻的内节点.高频地震动计算采用Boore(1983)的基于随机振动理论改进的有限断层模型.本节分别给出断层埋深和初始破裂点位置发生变化的模拟结果(图3—图10):峰值加速度分布图和发震断层附近4个点的地表加速度时程,其中输出点坐标位置为:A(x=15 km,y=21 km)、B(x=20 km,y=15 km)、C(x=26 km,y=21 km)、D(x=20 km,y=29 km).情形1 断层埋深取 H1=7.5 km,破裂模式为单侧破裂(图3—图5).情形4 上述3种情形计算结果平均值.从上述3组计算结果看,不同震源参数的影响很大.图11给出了上述3种情形计算峰值加速度平均值分布.4个输出点峰值加速度平均值见表3.对一个确定震源参数的设定地震进行强地面运动预测,预测结果只是一个特定破裂方式下设定地震产生的地震动场.上述研究结果表明,同样的设定地震震级,同样的破裂面,不同的破裂过程都会产生差别甚大的强地面运动分布.因此,若将根据一个确定的震源模型得到强地面运动预测结果,作为活动断层地震危害性评价指标,显然是不合适的,需要同时考虑一个设定地震的不同震源参数,通过大量三维地震动场模拟,然后给出不同预测结果的统计评价,如上述情形4的方法,应该是未来活动断层地震动预测的一个发展方向.因为每一次三维地震动场计算成本(耗时)很大,而考虑多少种震源参数情形比较合理,目前还说不清楚,即便计算效率问题解决了,峰值和反应谱的统计平均值可以得到,但地震波时程的确定仍然存在困难,因此,如何确定震源参数的合理性是解决这一问题的关键.丁海平,刘启方,黄勇,金星.2004.三维地震动场数值模拟并行计算系统[J].地震工程与工程振动,24(2):19--22.丁海平,刘启方,金星.2006.长周期地震动三维有限元数值模拟方法[J].地震工程与工程振动,26(5):27--31.刘启方,袁一凡,金星.2004.断层附近地震动空间分布[J].地震学报,26(2):183--192. 李小军,廖振鹏,杜修力.1992.有阻尼体系动力问题的一种显式差分解法[J].地震工程与工程振动,12(4):74--80.廖振鹏.2002.工程波动理论导引[M].第二版.北京:科学出版社:190--213.Aki K.1968.Seismic displacement near a fault[J].J Geophys Res,73:5359--5376.Aagaard B,Hall J,Heaton T.2001.Characterization of near-source ground motions with earthquake simulations[J].Earthquake S pectra,17(2):177--207. Abrahamson N A.2000.Near-fault ground motions from the 1999 Chi-Chi earthquake[C]∥Proc of US-J apan Workshop on the Ef f ects of Near-Field Earthquake Shaking.San Francisco,California,20--21 March 2000.Boore D M.1983.Stochastic simulation of high-frequency ground motions based on seismological models of the radiated spectra[J].Bull Seism Soc A mer,73:1865--1894.Inoue T,Miyatake T.1998.3-D simulation of near-field strong groundmotion:Based on dynamic modeling[J].Bull Seism Soc A mer,88:428--440. Irikura K,Miyake H.2006.Recipe for predicting strong ground motions:The state of the art and future prospects[C]∥Proceedings of the8th US N ational Conf erence on Earthquake Engineering.April 18--22,2006,San Francisco,California,USA.Paper No.744.Mavroeidis G P,Papageorgiou A S.2002.Near-source strong ground motion:Characteristics and design issues[C]∥Proc of the Seventh U S N ational Conf on Earthquake Engineering(7N CEE).Boston,Massachusetts,21--25 July 2002.Mavroeidis G P,Papageorgiou A S.2003.A mathematical representation of near-fault ground motions[J].Bull Seism Soc A mer,93:1099--1131. Oglesby D D,Archuleta R J,Nielsen S B.1998.Earthquakes on dipping faults:The effects of broken symmetry[J].Science,280:1055--1059. Somerville P,Irikura K,Graves R,Sawada S,Wald D,Abrahamson N,Iwasaki Y,Kagawa T,Smith N,Kowada A.1999.Characterizing crustal earthquake slip models for the prediction of strong ground motion[J].Seism ResLett,70(1):59--80.Somerville P G,Smith N F,Graves R W,Abrahamson N A.1997.Modification of empirical strong ground motion attenuation relations to include the amplitude and duration effects of rupture directivity[J].Seism ResLett,68:199--222.Irikura K,Kudo K,Okada H,Sasatani T.1998.The effects of surface geology on seismic motion:Recent progress and new horizon on ESGstudy[C]∥Proceedings of the Second International S ymposium.A ABalkema,Rotterdam:91--136.Wells D L,Coppersmith KJ.1994.New empirical relationships among magnitude,rupture length,rupture width,rupture area,and surface displacement[J].Bull Seism Soc A mer,84(4):974--1002.。
震源参数研究与地震灾害评估
震源参数研究与地震灾害评估地震是自然界最为猛烈的地质灾害之一，它给人类社会带来了巨大的破坏和损失。
为了准确评估地震灾害的范围和严重程度，我们需要进行震源参数研究。
本文将探讨震源参数的含义、研究方法以及它们在地震灾害评估中的作用。
一、震源参数的含义震源参数是指描述地震震源特征的一系列物理量。
它们包括震源深度、震源断层、地震震级和震中位置等。
通过对这些参数的研究，我们可以了解地震的发生机制、能量释放规模以及震源位置等信息，这对于地震灾害评估至关重要。
二、震源参数的研究方法1. 地震台网的观测数据地震台网是我们获取地震信息最主要的途径之一。
地震台站通过观测地震波的传播路径和到达时间，可以确定震中位置和震源深度。
此外，通过测量地震波的振幅和频率，可以计算地震的震级，进而推断地震的能量规模。
2. 人工数据分析除了地震台网数据，地震学家还会利用人工数据进行研究。
例如，通过人工挖掘震中附近的地质构造和地震活动历史，可以推测震源断层的性质和运动情况。
通过对地震波形的详细分析，可以获取更准确的地震震级信息。
3. 法则定律在地震研究中，科学家们总结出了一些经验和法则定律，可以用于推测或估计震源参数。
例如，震级与能量释放量之间存在一定的定量关系，我们可以根据地震波能量的衰减规律来估计地震的震级。
三、震源参数在地震灾害评估中的作用1. 确定震中位置和震源深度在地震灾害评估中，知道地震的震中位置和震源深度是至关重要的。
这些信息可以帮助我们确定地震对周边地区的影响范围，并为救援和应急处理提供有针对性的指导。
2. 判断地震规模和能量释放地震的规模和能量释放量是评估地震灾害严重程度的重要依据。
通过计算地震震级，可以对地震的破坏力进行初步预测，为地震预警和应急措施提供支持。
3. 分析震源断层的性质和运动特征地震的发生与断层运动有着密切的关系。
通过研究震源断层的性质和运动特征，可以提前判断地震的可能破坏范围和潜在危害源，从而进行科学的地震灾害预测和评估。
截止频率的取值对地震动空间相干函数统计结果的影响
截止频率的取值对地震动空间相干函数统计结果的影响丁海平;罗翼;饶威波;朱越【摘要】以SMART-1台阵第45号地震的南北分量加速度作为研究对象,计算截止频率fcut分别为8,16和24 Hz,台站间距分别为200,1 000和2 000m这9种工况的相干系数,并进行曲线拟合,再根据9组拟合参数计算相应的相干系数并进行比较.结果表明:①截止频率fcut的取值对相干函数统计模型参数和相干系数拟合曲线有很大影响;②根据较小的截止频率fcut得到的拟合参数计算出的相干系数随频率的衰减很快,反之,根据较大的截止频率厶t得到的拟合参数计算出的相干系数随频率的衰减较慢;③当使用由确定的截止频率fcut得到的相干系数拟合参数计算超出截止频率fcut范围的相干系数时,将产生很大的误差.【期刊名称】《地震学报》【年(卷),期】2018(040)005【总页数】9页(P664-672)【关键词】SMART-1台阵;地震动空间相关性;相干系数;截止频率;曲线拟合【作者】丁海平;罗翼;饶威波;朱越【作者单位】中国江苏苏州215001 苏州科技大学土木工程学院;中国江苏苏州215001 苏州科技大学土木工程学院;中国江苏苏州215001 苏州科技大学土木工程学院;中国江苏苏州215001 苏州科技大学土木工程学院【正文语种】中文【中图分类】P315.9引言地震动的空间变化对大型桥梁（王君杰等，1995）、大坝（陈厚群，1997）、管线（Ghobarah et al，1996）等长大结构有很大的影响。
对地震动空间变化的研究主要集中在频域内，常用的方法有功率谱密度函数法（Matsushima，1975；冯启民，胡聿贤，1981）和相干函数法。
随着大型密集强震观测台阵的建立和大量强震数据的获得，相干函数法得到了很大发展。
所有的地震动空间相干函数模型均具有相同的特点，即相干系数的变化趋势随频率f和台站间距d的增大而减小。
然而在通过台阵强震记录进行相干系数计算和相干函数模型统计时，采用的频率范围（截止频率 fcut）不尽相同，例如：Hao （1989，1993）、Hao等（1989）及 Loh和 Lin （1990）采用10 Hz；Abrahamson等（1991）考虑的频率范围最大，达到50 Hz；屈铁军等（1996）、刘先明等（2004）和李英民等（2013）均采用 12 Hz；Zerva和 Harada （1997）采用 40 Hz；丁海平等（2004）采用5 Hz；阿布都瓦里斯等（2013）采用20 Hz。
中国地震震源参数研究进展
中国地震震源参数研究进展地震是一种地球内部能量释放的现象，对于地震活动的研究，可以帮助我们更好地了解地球的内部结构以及地震灾害的发生机制。
而地震震源参数是描述地震规模和能量释放过程的重要指标，对于地震的防治和研究具有重要的意义。
本文将介绍中国地震震源参数研究的最新进展。
一、震源参数的定义与意义地震的震源参数是指地震发生时能量释放的强度和规模等信息，包括震源深度、震源机制、震级等。
这些参数的研究可以揭示地震发生的原因和机制，为地震的防治以及地震学研究提供基础数据。
例如，震源深度可以影响地震波的传播路径和幅度，从而对地震灾害的蔓延范围和强度产生影响。
震源机制可以揭示地震发生时岩石的变形方式，有助于理解地震的动力学过程。
二、震源参数的获取方法1. 震源深度的获取震源深度的获取通常可以通过地震波在地球内部的传播过程中的速度变化来计算。
地震波在地球内部传播时会受到不同类型岩石的阻尼效应影响，从而造成速度的变化。
通过研究地震波的传播路径和速度变化可以推断出震源的深度。
2. 震源机制的获取震源机制的获取是通过地震波振动的特点来推断。
地震波的传播过程中，会产生不同类型的波，如压缩波、剪切波等。
不同类型的波在地壳中的传播速度和方向都有所差异，通过研究地震波在不同位置的振动特征，可以推断出震源机制。
3. 震级的获取震级是衡量地震能量释放的指标，一般使用矩震级来描述。
矩震级的计算需要依据地震波的振幅和波形的信息，通过分析地震波的强度和频率分布等数据，可以推算出地震的矩震级。
三、中国地震震源参数研究的进展中国地震局及相关研究机构一直致力于地震震源参数的研究，取得了一系列重要进展。
1. 温州地震的研究温州地震是中国大陆首次于1992年建立地震台网的地震。
该地震的震源机制研究表明，它是个正断层型地震，与中国南方多发地震的逆断层型地震不同，为地震学领域的一个重要发现。
2. 四川地震的研究2008年发生在四川汶川的大地震是中国历史上一次重大地震事件。
地震活动性参数对地震动的影响
概 率地 震 危 险性 分 析方 法 的理 论 框 架 ，在 分 析 中将工 程 场地 周 围 的地 震 、地 质 及 地震 动 衰 减
的分析 、研究 结 果 ，表 达 为相 应 的概率 分 布 函
性 参数 不 确定 性 对地 震危 险性 分 析计 算 结 果 的
Hale Waihona Puke 国标 Ｇ １７ １ ２ ０ 《 程 场 地 地 震 安 全 性 评 Ｂ ７４ —０ ５ 工
价》 中规定 使用 的方法 。 该 方法 有三 个最基 本 的假定 。 ａ ）地震 带 （ 地震 统计 区 ） 内地 震震 级服 从 指数 分 布 ，所 以仅 用 震 级一 频 度 关 系 系数 ｂ值
震级 分布 ；
来 稿 日期 ：２ ０ ． ９ ０ ９０ 修 订 日期 ：２ １ ．１ ０ ００
作 者简 介 ：黄 河 （９ ５ ，男 ，辽 宁省 沈 阳 市 人 ， １８ １６ 一） ９ ８年 毕 业 于 吉林 大 学 ，副 研 究员 ， 主要 从 事 地震 活 动性 、工 程 地 震 研究 工 作
ｂ ）地震 带 （ 地震 统计 区 ）在 所 考虑 的未来
０ 引 言
斯 坦 弗 大学 的 Ｃ ｒｏ 于 １６ ｏｎ ｌ ｌ ９ ８年 率 先 提 出
时 间段 内 ，地 震 活动 满 足泊 松 分 布 ，所 以仅用
能 够反 映 该 时段地 震 活 动水 平 的地 震 年 平 均发 生率 ｖ一 个参 数 就 可 以确 定 地 震 活动 的时 间 和
黄 河
（ 宁 省 地震 局 ，辽 宁 辽 沈 阳 ｌ０ ３ ） １０４
地震动随场地深度变化的相干性分析
地震动随场地深度变化的相干性分析洪娜;陈清军【摘要】目前有关地震动相干性研究基本上是限于自由场地的地面运动相干性问题.为探究地震动随场地深度变化的相干性,寻求一种适用于不同类型场地随深度变化的地震动相干函数模型,以日本KiK-net台网采集的2 679对地震动记录为基础,利用随机振动理论和数字信号处理技术对不同类型场地随深度变化的地震动相干性问题进行了研究.通过对水平向地震动分量相干函数计算值的拟合,建立了一种适用于不同类型场地的水平向地震动随深度变化的相干函数模型,并进行了参数回归分析.分析结果表明:震级及震中距(＜ 200 km)对相干函数的影响可忽略不计;剪切波速对相干函数产生较大的影响,与浅层土相比,深层土剪切波速的影响更大;水平向地震动的相干函数值随深度和频率的增大呈指数形式衰减;相较于深度的影响,频率对相干函数值衰减速率的影响更加明显.在对地震动相干函数值的估计中,场地条件是不容忽视的因素,随着场地由硬变软,相干函数值随深度的衰减愈来愈快.【期刊名称】《振动与冲击》【年(卷),期】2019(038)009【总页数】8页(P140-147)【关键词】水平向地震动;随场地深度变化的相干函数;KiK-net台网记录;不同类型场地【作者】洪娜;陈清军【作者单位】同济大学土木工程防灾国家重点实验室,上海200092;同济大学结构工程与防灾研究所,上海200092;同济大学土木工程防灾国家重点实验室,上海200092;同济大学结构工程与防灾研究所,上海200092【正文语种】中文【中图分类】P315地震地面运动是由震源释放出来的地震波经过基岩和土层传播而引起的地表土层的振动。
在不同的地点，地震动体现出不同的运动特征和状态。
因此，研究地震动各点之间的相互关系成为必要的课题。
随着重要大型复杂结构(如核电站、海洋平台、大型桥梁、水坝及超高层建筑等)在各国的建立，多点激励下结构抗震分析的地震动输入已成为必然之势。
强震记录的平滑处理对相干函数的影响程度
本文针对上述问题进行了研究,主要工作内容和得到的分析结果 如下:1.选取了台湾SMART-1台阵的第5次地震的加速度记录中的 S波时间窗作为分析数据。分别以中心台站C00与内圈台站103、 106、109、112,与中圈台站M03、M06、M09、M12,以及与外圈台 站003、006、009、012组成不同距离,即d=200m,1000m 和 2000m 的台站对。
强震记录的平滑处理对相干函数的影 响程度
相干函数|(?)jk|常常被用来描述地震动空间相关性,根据相干 函数的计算公式,其理论值应该等于1且与频率无关,因此,在实 际计算相干函数时需要采用窗函数对强震记录的功率谱和互功 率谱进行平滑,最后得到的相干函数0<| (?)jk|<1。窗函 数的种类很多,选用不同的窗函数,以及不同的带宽,对于相干系 数的计算结果将有一定的影响。
因此,在计算相干系数时,需要选择合适的带宽。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2.采用了布莱克曼(Blackman)窗、哈明(Hamming)窗和汉宁 (Hanning)窗,以及0.68Hz、1.07Hz和1.46Hz三种不同的带宽,分 别计算了台站间距d为200m、1000m、2000m三种距离的相干系数。 3.选择了常用的Loh模型和Abrahamson模型对相干系数计算结果 进行了拟合,通过对拟合曲线的对比,发现:三种窗函数对相干系 数计算结果的影响不大,但带宽的影响较大,带宽越大,相干系数 越小。
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的强震观测资料进行统计分析 ， 在这一系列的大地震 中， 有价值 的台阵记 录并 不 多 。另外 ， 由于地 震 动 的空 间变化受 震源 、 播 途 径 、 地 条 件 等 因素 的 影 响 ， 传 场 根 据 对不 同台 阵的强震记 录 得 到 的描述 地 震动 统计 空 间 相关性相 干 函数 模 型 也存 在 着 很 大差 别 ， 用 的 应 时候很难 确定 哪一种模 型 比较合理 ， 因而文 献 ［ ］ 工 ６从 程应用 出发 ， 多个 相 干 函数 模 型 的相 干值 的平 均 建 取 立 了一个 新 的模 型 。 由于 不 同 因素对 空 间相 关 性 的影
响程度 不一 样 ， 一些 学者 提 出 了能 考 虑诸 多 因素 影 响 的相干 函数模 型 ＩＪ但 是 ， ９， 直接 从 地震 记 录 中区分 各 种 因素的影 响 很 困难 。因 此 ， 些 学 者 尝试 从 理 论 分 一 析和 数 值 模 拟 的 方 法 来 分 析 各 因 素 对 相 干 函 数 的 影响 。 。 随着震 源破 裂 过 程研 究 的发 展 ， 种考 虑 震 源 破 一
２ 中国地震局 工程力学研究所 ， ． 哈尔滨
２５ １ ； １０ １
１０ ８ ） ５０ ０
摘 要 ：基于运动学震源模型， 以弹性半空间作为传播介质模型， 采用显式有限元数值模拟方法进行强地面震动
数值模拟 ， 根据模 拟结果考察 了震源深度 、 断层破裂子源 大小 、 裂速度和断层 走 向等震 源参数对地 震动相干 函数 的影 破 响， 结果表明 ： 震源深度和断层走向对相干 函数的影响较大。并根据统计结果给出了一个基岩地震动的相干函数模型 。 关键词 ：震源参数 ； 弹性介质 ； 地震动空间变化 ； 相干函数
１ 运 动学 震 源 模 型
基 岩 的地 震动 空间 变化 规律 受有 限断层 破 裂和 弹 性 传播 介质 的影 响。本文 采用 位 错模 型模 拟 断层 的破 裂运动 ， 以弹性半空 间作 为传 播 介质 模 型 ， 数值 方 法 用 求解位 错产生 的地震 动 。
动的空 间相关 性 的 研 究 ， 展 不 大 ， 其 原 因 ， 究 地 进 究 研
振
动
与
冲
击
Ｖｏ． ９ １２ Ｎｏ ７ Ｏｌ ２ Ｏ
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第２ ９卷第 ７期
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＶＩ ＲＡＴ ＯＮ Ｂ Ｉ ＡＮＤ ＨＯＣＫ Ｓ
震 源 参 数 对 地 震 动 相 干 函数 的 影 响
丁海平 ，宋贞霞
（． １江苏省结构工程重点实验室 （ 苏州科技学院 ） 江苏苏州 ，
方式 和初始破 裂点位 置 等 。其 中大 多数 震源 模 型参数
可 以通 过地 震 勘 探 和地 震 记 录 的反 演 统 计 关 系 得 到 ，
如断层 的走 向 、 向和倾 角 、 动 角等 ， 诸 如 断 层 的 倾 滑 而 长度 和宽度 、 均 位 错 ］平 均 滑动 持 时 等则 可 以 平 、
２ １ 计算模 型 ．
本 文假定 的基 岩 地 震 动 三 维 计 算 模 型 如 图 １所 示： 采用 垂直均 匀走 向滑动 断层模 型 ， 断层 长度 为 １ ８
利用 强地震 动 场 的数 值 模 拟 结 果 ， 行 地 震 动 空 间相 进
关性 的研 究 ， 不失 为一 种有效 的方法 。 本文将 基于 运 动 学 震 源 模 型 ， 据 不 同震 源 参数 根
由统计 关 系式得 到 。
本文将 主要考 察震 源 深度 、 断层 破 裂子 源 大小 、 破
裂速 度 和断层走 向对地 震动 相干 函数 的影 响 。
２ 计算方法
地震 动的数 值计算 方法 采 用显 式 有 限元 结合 并行 计算 技术 ＿ １ 。为减少 计 算 量 ， 断层 所 在 区域 与 有 限 将 元计 算 区域分 离 ， 用 移 动位 错 源 在 全 空 间辐 射 的地 利 震 波作 为入射波 施加 到计算 区域 中。
（ 裂 面积 、 度 、 度 、 藏 深度 、 破 长 宽 埋 断层 的走 向和 平 均
破 裂速度 ） 的强地 面震 动数值 模 拟结 果 ， 算 基岩 场 地 计
ｋ 宽度为８ｋ 倾角 ＝ ０ ， ｍ， ｍ， ９ 。上升时间为０４ ， ．５ 平均 ｓ 位 错为 ０ ４ Ｉ设初 始破裂点 位 于断层 的左端 ， ．５Ｉ， Ｔ 以单 向 破裂方 式 向右端破 裂 ， 中 Ａ。 线段 为 有 限 断层 上边 图 缘Ａ Ｂ在地表的投影。为满足计算精度 、 稳定性 和 模拟地震动结果输出统计需要 ， 有限元计算区域取 ８ ＝ ｂ ０ ｍ， ３ｋ 介 质 波速 为 ３００ｍ ｓ计 算单 元 ＝１０ｋ Ｃ＝ ｍ， ０ ／ ， 形状采用正六面体 ， 边长为 ５ 数值模拟的地震动频 ０ｍ， 率可 达到 ３ ０ Ｈ ， 间步距 取 Ａ ＝ ． ０ 。 ． ｚ时 ｔ ０ ０ ５Ｓ
中 图分 类 号 ：Ｐ １ ． ３５９ 文 献标 识 码 ：Ａ
近 ２ ０年 来 全 球 发 生 了 一 系 列 破 坏 性 地 震 ， ： 如
１９ ９ ４年 美 国 Ｎ ｒ ｒ ｇ ｏｔ ｉ ｅ地 震 、９ ５年 １本 Ｋ ｂ ｈｄ １９ ３ ｏｅ地 震 、 １９ ９ ９年 台湾集集 地震 和 中国 ５ １ ．２汶川 地震 等 ， 根据 收 集 到 的大 量强震 记 录 ， 地震 动 特征 ， 别是 近 断层 地震 特 动特征 的研 究 得 到 了很 大 的发 展 ¨ 。然 而 ， 关 地 震 有
裂机制 与传播 效应 的强地 震 动 场建 模 理论 与数 值计 算 方法 已成 为 当前 研究 的一 个 新 的 方 向， 取得 较 大进 并 展 － ］ １ １。该方 法 能够反 映 震源 、 ６９ 传播 途 径 和局 部 场地 条件 的影 响 ， 能够 揭示 强地 震 动 场 的分 布规 律 。因此 ，
震 动时空 变化 的方法 主要 是通 过 对强 震 观测 台阵得 到
运 动学震 源模 型 中 ， 述 断 层 特征 的几 何 参 数 主 描 要包括 断层 的破裂 面 、 长度 、 度 、 藏深 度 、 宽 埋 断层 的 走 向和倾 角 ； 述平 均破 裂过 程 的参 数包 括 地震 矩 、 描 平