基于运动学震源模型的近断层速度大脉冲数值模拟研究
发布时间：2020-06-11 02:57
【摘要】：长周期速度脉冲研究对于分析工程建筑物的破坏起到重要的作用。自1979年Imperial valley地震以来,相关学者逐渐意识到,由于地震波冲击作用和承载体“共振效应”的存在,近断层强地震动中含有的高幅值、长周期速度大脉冲会对大型土木工程结构(桥梁、隧道、储油罐、高层建筑等)造成严重的破坏。近断层脉冲型地震动的模拟,对于减轻未来大地震所造成的灾害和重大工程抗震设计均有极其重要作用,定性和定量评价脉冲型地震动的特征,可为防震减灾提供一定的参考依据。已有多数研究是采用等效速度脉冲模型对波形进行模拟,并分析速度脉冲对工程结构的影响,而较少考虑脉冲与震源机制的关系。随着国民经济快速发展,长周期建筑呈现出逐年递增的趋势,因此从震源角度对近断层速度大脉冲进行数值计算,并分析脉冲型地震动的特性与形成机制,在地震危险性分析、震害评估以及提高防震减灾能力等方面具有重要的理论参考和应用价值。本文主要研究内容和结论有:(1)以速度脉冲记录较为丰富的中国台湾集集地震为例,基于实际地震的反演资料和经验统计关系设置震源参数,参考断层破裂传播过程和震源运动学模型的研究结果,建立了包含6个凹凸体的震源模型。将39条速度脉冲的模拟结果与真实记录进行比较,发现脉冲波形、速度反应谱接近于台站获得的实际记录,这也验证了该方法对速度大脉冲进行数值模拟的可行性。(2)凹凸体和背景区域共同影响脉冲型地震动的时空分布,凹凸体的地震矩和上升时间共同决定了脉冲峰值和脉冲周期,在给定地震矩的情况下,脉冲周期与上升时间呈正相关,脉冲峰值与上升时间呈负相关,而速度波形主要受背景上升时间的影响。同时发现PGV比PGA的向前方向性效应更为显著。(3)为了分析近断层速度大脉冲的分布特征及其与震源机制的关系,估算未来某一给定区域的大地震,可能产生近断层速度脉冲型地震动的强度和分布特征,选取了中国台湾西部的双冬断层及其附近区域进行研究,利用8种不同的运动学震源模型估算了近断层脉冲型地震动。结果表明,方向性效应产生的双向速度脉冲多集中在垂直于断层滑动分量的方向上,而滑冲效应产生的单向速度脉冲则集中在平行于断层滑动分量的方向上。(4)受方向性效应、滑冲效应和上盘效应的共同调制,脉冲型地震动反映出不对称带状分布的特征,在破裂前端和断层上盘的地震动较强,垂直于断层走向的水平地震动分量衰减最慢,速度脉冲多分布在断层距约15km的范围内。
【图文】：
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本文编号：2707273
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