断裂源地震波辐射场数值模拟研究

发布时间：2017-09-06 21:35

  本文关键词：断裂源地震波辐射场数值模拟研究

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【摘要】：地震作用诱发的边坡失稳破坏是常见的地震灾害,其形成的根本原因在于地震动力效应。发震断裂源震源机制的研究有助于了解地震波辐射的过程和场地受到的地震作用方式。在充分理解与断裂源错动具有等效力学效果的双力偶源的基础上,参考天水地区区域地震地质条件和地震活动性建立区域地壳模型和断裂源模型,利用FLAC3D有限差分软件,展开不同错动方式的断裂源地震波辐射场特征的数值模拟研究,以便为边坡可能受到的地震动力作用的方式和强度方面的研究提供依据。文中通过对正断层、逆断层和直立走滑断层等基本断裂源断面破裂扩展过程中的地震辐射波场的模拟分析,总结出以下几点认识:(1)断裂源的辐射波动位移场具有显著的双力偶源特征,即,在过断层面几何中心的法平面上,波动位移具有四象限分布特征;断裂源的辐射地震波场具有破裂方向效应,即,破裂扩展传播的前方与背离破裂扩展传播方向上的质点位移响应相比,放大效应明显。(2)对于正断层、逆断层和直立走滑断层,过断层面几何中心的法平面上,沿破裂扩展方向上的位移、速度、加速度均大于垂直于断层错动方向上的对应量值。(3)模拟结果表明,逆断层上盘效应强于正断层。逆断层错动时,破裂扩展传播方向指向地表,由于上盘效应和破裂扩展方向效应叠加,所以其地面震动响应强烈。相反,正断层错动方向背离地表,从而,地面的断层破裂扩展方向性效应不明显;当倾角接近于90度时,断层错动产生的上盘效应较小,而破裂方向性效应突出。(4)对于正断层和逆断层,断层倾角较小时,距震中一定范围内,地面响应幅值沿断层倾向方向随震中距离的增加呈单边减趋势。随着断层倾角增大,一定震中距离内的地面地震动响应峰值逐渐向震中靠近。(5)对于直立走滑断层,在接近地面的水平剖面上地震动强度错动方向上的分量中间小两侧大,而当水平剖面离开地面一定距离达到一定深度后,水平剖面接近断层上边缘,剖面上的错动方向分量中间大两侧小。(6)模拟结果表明,断裂源错动后的震源应力场符合对应的的双力偶源力学机制的理论震源应力场,且断裂源错动中辐射的波动位移场具有显著的双力偶源特征。说明本文基于双力偶源模型模拟断裂源错动是合理的,有助于对震后烈度区分布的解释,亦有助于结合实际地震的监测结果或者烈度区的对称分布寻找断层的破裂传播方向和倾向,同时能为边坡可能受到的地震动力作用方式和强度方面的研究提供依据。
【关键词】：断裂源 震源机制 破裂扩展 辐射波场 边坡稳定性
【学位授予单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P315.31
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 研究背景与意义9-10
• 1.2 研究现状及存在问题10-12
• 1.3 科学问题和研究内容12
• 1.3.1 拟解决的科学问题12
• 1.3.2 研究内容12
• 1.4 技术路线12-14
• 第2章 断裂源的区域地震地质背景14-24
• 2.1 天水地区自然地理概况14-15
• 2.2 天水地区地质地貌特征15-16
• 2.2.1 天水地区地貌概况15
• 2.2.2 天水地区地层岩性概况15-16
• 2.3 研究区区域构造特征16-18
• 2.4 第四纪活动断裂特征18-21
• 2.5 天水地区地震活动概况21-24
• 2.5.1 地震地质与深部构造21-23
• 2.5.2 历史地震考证23-24
• 第3章 断裂源地震波辐射场数值模拟方案24-32
• 3.1 断裂源模型24
• 3.2 断裂源错动与地震波位移场关系24-27
• 3.3 地震辐射波场研究方案27-32
• 3.3.1 基于双力偶源的矩形有限断层模型27-30
• 3.3.2 断裂源断层参数的获取30-32
• 第4章 断裂源地震波场数值模拟32-62
• 4.1 区域地壳介质模型32
• 4.2 断裂源模型的建立32-35
• 4.2.1 断裂源模拟参数32-35
• 4.2.2 模型建模方法及边界条件设置35
• 4.3 倾滑断层波场辐射特征35-53
• 4.3.1 正断层发震地面地震动强度空间分布37-42
• 4.3.2 逆断层发震地面地震动强度空间分布42-46
• 4.3.3 正断层和逆断层发震的地面地震动强度空间分布对比46-53
• 4.4 直立走滑断层地震动强度空间分布53-62
• 第5章 结论与展望62-64
• 5.1 结论62-63
• 5.2 展望63-64
• 致谢64-65
• 参考文献65-67

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本文编号：805583