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《淺論基于數(shù)值格林函數(shù)方法的近場長周期強(qiáng)地震動模擬》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、中國地震局工程力學(xué)研究所博士學(xué)位論文基于數(shù)值格林函數(shù)方法的近場長周期強(qiáng)地震動模擬姓名：張冬麗申請學(xué)位級別：博士專業(yè)：巖土工程指導(dǎo)教師：陶夏新;周正華20050501攥要摘要強(qiáng)地震動研究洞察地震中地表及近地表振動發(fā)生、發(fā)展特征和規(guī)律性，涉及對震源的了解和認(rèn)識、地震波在地殼中的傳播和介質(zhì)的影響、局部場地條件影響等三個方面若干關(guān)鍵科學(xué)問題。近場地震動受震源的影響最顯著，研究的難度最大；工程抗震也最為關(guān)注。我國“城市活斷層探測與地震危險性評價”項目迫切需要一套具體可行的近場強(qiáng)地震動模擬技術(shù)方法，本文在強(qiáng)地震動隨機(jī)合成、近場強(qiáng)地震動模擬的隨機(jī)震源
2、模型研究的基礎(chǔ)上，研究基于數(shù)值格林函數(shù)方法的近場長周期強(qiáng)地震動模擬方法，全面實現(xiàn)近場強(qiáng)地震動模擬總體思路。強(qiáng)地震動觀測數(shù)據(jù)顯示，高頻段突出表現(xiàn)出隨機(jī)性，低頻段主要受傳播途徑和局部場地條件的影響。后者的模擬主要靠數(shù)值方法，能夠處理三維地殼波速結(jié)構(gòu)及復(fù)雜的局部場地條件，受計算機(jī)資源的限制，目前只能在1．0秒以上的長周期段比較準(zhǔn)確地模擬強(qiáng)地震動。為了提高計算效率和精度，對計算模型和方法進(jìn)行了合理的簡化，在省局計算中心設(shè)備條件下可以實現(xiàn)全部計算的近場強(qiáng)地震動模擬方法。1．分兩步計算，{鼯化數(shù)假格林函數(shù)的計算方法將有限斷層麓源、斷艨深度范圍內(nèi)的地
3、殼均勻介質(zhì)、蓋層地巍三維速度結(jié)構(gòu)綜念在一個計算模型中，分囂大步寵成三維近場長周期強(qiáng)地震動模擬。第一步，在包括震源的介質(zhì)均勻區(qū)，采用解析方法，計算所肖子源程盞朕底面囂點引起的位移反應(yīng)，形成三維波動有限元數(shù)值模擬的輸入場。第二步，程蓋層介質(zhì)不均勻區(qū)，聚用對、空解耦的顯式波動有限冗模擬方法，結(jié)合多次透射人工邊界條件，計算蓋層地表的長周期強(qiáng)地震動。這種簡化方法肖效擴(kuò)大了計算醞域，攝高了計算速度，節(jié)省了數(shù)據(jù)存儲空闖。2．系絞確定有限凝屢的予源滑動黠間蘧數(shù)有限斷層面上的滑動不均勻特征可以源過子源平均位錯量的不均勻分鴦，破裂傳援煞辯空不攙麓往來表達(dá)。
4、本文采臻Brune粼，售贅上舞跨麓T中國地震局工程力學(xué)研究所博士學(xué)位論文與介質(zhì)剛度∥、剪切速度K、子源的平均位錯量萬和應(yīng)力降A(chǔ)ct的理論關(guān)系，確定各子源位錯的上升時間，：借助各子源與破裂起始點的幾何關(guān)系、考慮破裂擴(kuò)展速度計算時間延遲ddt(i√)，確定了各子源的滑動時間函數(shù)，繼而構(gòu)建了時、空不均勻分布的斷層滑動模型。3．無限均勻介質(zhì)中矩張量源引起的位移場為了在震源模型中充分考慮斷層的產(chǎn)狀及破裂類型的影響，本文引入地震矩張量源，代替以往使用的簡單的雙力偶位錯源，以確切表達(dá)有限斷層上作用于每個子源的力與滑動方向及滑動時間函數(shù)的關(guān)系。斷層位錯
5、與地震矩張量具有等效性，本文將位錯源用具有9個力偶組合的等效三階矩張量來表達(dá)，充分包含了斷層走向、傾角和滑動方向等信息，可以更接近真實地描述震源的性質(zhì)。無限均勻介質(zhì)中，根據(jù)三階格林函數(shù)的解析式，疊加九個力偶產(chǎn)生的格林函數(shù)，它與子源滑動時間函數(shù)在一定深度和范圍內(nèi)的時空卷積，即得到有限斷層上每個子源引起的位移場。有限斷層震源模型在蓋層底面引起的位移可以由所有予源產(chǎn)生的位移綜合而成。4．多方驗證本文籬純蠢法的逡弼往移爵靠桎(1)采用1994年北嶺Mw6．7地震的震源參數(shù)和震隧地殼波速結(jié)構(gòu)，在憑限均勻彈性介質(zhì)中，分別用本文提出靜方法和解拆方法計
6、算了一個予源引起的格林函數(shù)，兩者的結(jié)果相當(dāng)一致，證明了本文簡化計算方法的可靠往。<2)測用本文發(fā)展的方法，模擬了1994年jE嶺地震的近場四個基辮臺站的長周期地藏動。模擬得出的加速度、速度時程與實際記錄的時程在有效持時、地震動幅值和包絡(luò)線形狀上都符合較好，產(chǎn)生了明顯的加速度和速度脈沖，表達(dá)了地震動的上掇效應(yīng)和破裂方尚往，與記錄盼加速度、迷度頻譜媳符合褥較好。(3)分別考慮不同斷層產(chǎn)狀和破裂類趟，對獯直斷層的單側(cè)和雙側(cè)邂滑破裂，羧斜歪羧層、道叛屢秘走漏凝屢破裂計冀了近場長周期強(qiáng)地震動。分析、歸納的近場長周期地震動峰值分布特征和波形特征都充
7、分表達(dá)了破ll’裁委裂的方向性效應(yīng)和上盤效應(yīng)的基本特征；模擬的地震動識表現(xiàn)了一般的特點，平行斷層破裂面走向的分量幅值最大，垂鲞走向和輕向的懈值相差不大；逆斷層引起的地震動幅值稍大于走滑斷層引起的地震動，正斷層的地震作用最小。(4)對2001年施甸地震中的二維盆地進(jìn)行了近場長周期地震動模{彗I。橫擬近場長周期強(qiáng)地震動的幅值、持時和頻譜特征中表達(dá)的盆地效應(yīng)，與實際地震中觀測到的總體特征一致。以上四個方麗的分析充分試明了本文方法用于長周期強(qiáng)地震動模擬研究與預(yù)測的適用·陡和可纛性?；蛘撐妮炞詈螅q本文己做工{乍遴行了全疆總結(jié)，并在此基礎(chǔ)上提出了
8、尚需燃續(xù)深入研究的問題和Z作展望。關(guān)鍵運：近場長周裁強(qiáng)地震動，數(shù)壤接蘸爨數(shù)，矩張量，瀵凌對瓣涎數(shù)，三維地殼波遮結(jié)構(gòu)，盆地效應(yīng)礎(chǔ)中國地震局工程力學(xué)研究所博士學(xué)位論文ABSTRACTStronggroundmo
