强地面运动模拟——以1970年Ms7.7通海大地震为例

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近断层的地表运动是造成地震灾害的重要原因,迅速准确地预测地震造成的危害可以为抗震救灾提供指导意义。强地面运动的模拟是近年来地震学界的热点问题,是估计地面运动的重要手段,它将震源、地震波的传播介质、场地作为一个系统来研究。但是在实际的运用中常常由于缺乏场地数据,模拟的结果与实际观测有较大出入。  本文引入地表浅层剪切波速度结构,以1970年云南通海大地震(Ms7.7)为例,建立了强地面的预测模型,综合考虑了震源、路径和场地的因素,模拟结果给出了纬度23.5°N-25.5°N,经度101.5°E-113.5°E范围内表征强地面运动场的相关参数,如地表质点运动的峰值加速度,速度,以及相应的时程曲线。由于通海地震缺乏强震观测记录,为验证复合震源模型模拟结果的可信度,采用与复合震源模型相同的断层滑动位移分布与震源参数,应用有限断层随机振动模型,对包括昆明在内四个城市的加速度时程曲线和傅里叶谱进行了对比和比较,表明在0.5~10Hz以内的频带范围内,两者的结果有很好的相似性,这一点主要反映在波形、振幅、频率含量和持续时间上。进一步,结合地表以下30米横波速度结构(V30),考虑到场地的放大效应,给出了V30横波速度结构对近断层强地面运动的影响,同基岩加速度相比,场地效应造成了峰值加速度的局部放大,受局部低值V30的影响,放大量可达1.5~2.0倍,意味着数值模拟过程中,地表浅层速度结构的影响应该得到充分的考虑。最后,通过对研究区内峰值加速度(PGA)、峰值速度(PGV)分布特征的统计分析,获得了该地震的模拟烈度分布图,并与实际观测的烈度分布进行了对比。本文的研究成果可以为近断层建筑物的选址,抗震设计研究和潜在的地震危险性分析提供科学手段。  
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