基于凹凸體模型的地震動半經(jīng)驗(yàn)合成研究.pdf

1、隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，經(jīng)濟(jì)實(shí)力的增強(qiáng)，我國不斷建設(shè)大跨度橋梁、高聳建筑和大型水壩，這些建筑都屬于較長周期的結(jié)構(gòu)。雖然，部分建筑可以建設(shè)在烈度較低的區(qū)域，但是通過最近的幾次特大地震可以看出，其不可避免將會受到長周期地震動的影響。本文通過研究Irikura考慮地震相似性關(guān)系基礎(chǔ)上的經(jīng)驗(yàn)格林函數(shù)方法(1983)、壇一男的引入Brune模型的譜修正的經(jīng)驗(yàn)格林函數(shù)方法(1987)、羅奇峰和胡聿賢(1997)考慮應(yīng)力降和標(biāo)定因子的改進(jìn)經(jīng)驗(yàn)格林函數(shù)

2、方法等一些均勻位錯斷層模型的改進(jìn)經(jīng)驗(yàn)格林函數(shù)方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合斷層的非均勻位錯凹凸體理論，提出在非均勻斷層中引入應(yīng)力降，進(jìn)而改進(jìn)經(jīng)驗(yàn)格林函數(shù)方法，使其能夠考慮斷層的非均勻性。這使得本文提出的改進(jìn)經(jīng)驗(yàn)格林函數(shù)方法可以考慮斷層非均勻位錯對于近、遠(yuǎn)場地震動的影響?；诎纪贵w理論的改進(jìn)經(jīng)驗(yàn)格林函數(shù)方法可以考慮斷層的非均勻性，使斷層模型符合實(shí)情況。 第一章，介紹長周期地震動研究的主要方法，這些方法主要有地震動長周期部分的經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)方法、地震

3、學(xué)中的震源模型方法、我國抗震設(shè)計(jì)規(guī)范譜中的長周期研究方法，系統(tǒng)的闡述這些方法對長周期地震動研究的貢獻(xiàn)。 第二章，本章采用Somerville等(1999)提出的斷層非均勻位錯凹凸體理論，通過研究15次地震中斷層凹凸體和非凹凸體的地震矩和面積等震源參數(shù)，建立斷層、凹凸體和非凹凸體震源參數(shù)之間的關(guān)系。本文將斷層上凹凸體假設(shè)為獨(dú)立的子斷層，通過對地震中凹凸體產(chǎn)生的地震矩和斷層中所有凹凸體的面積Aa進(jìn)行分析，經(jīng)過回歸和公式推導(dǎo)得到符合經(jīng)

4、驗(yàn)格林函數(shù)方法要求的凹凸體平均應(yīng)力降。通過對地震斷層上非凹凸體產(chǎn)生的地震矩和非凹凸體面積的統(tǒng)計(jì)分析表明，斷層上非凹凸體應(yīng)力降離散性較大。 第三章，在保證地震矩不變的基礎(chǔ)上，考慮斷層非均勻位錯引起凹凸體和非凹凸體應(yīng)力降的差別，根據(jù)均勻斷層的經(jīng)驗(yàn)格林函數(shù)方法，提出大震斷層上凹凸體與非凹凸體的子事件確定方法，將斷層上凹凸體與非凹凸體應(yīng)力降分別引入小震的Fourier譜修正過程中，通過考慮非均勻位錯斷層上凹凸體和非凹凸體的分布位置和破裂

5、過程，提出基于凹凸體模型的非均勻斷層地震動經(jīng)驗(yàn)格林函數(shù)的大震合成方法。 第四章，本文根據(jù)提出的基于凹凸體模型的經(jīng)驗(yàn)格林函數(shù)方法進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。采用唐山地震反演資料，選用3個臺站都記錄到的一次唐山地震的余震(寧河地震，Ms=6.9)為經(jīng)驗(yàn)格林函數(shù)，采用設(shè)計(jì)程序合成唐山地震主震(Ms=7.8)在這些臺站的地震動時(shí)程，將合成結(jié)果與觀測的地震記錄及其反應(yīng)譜進(jìn)行對比。通過對結(jié)果的比較分析表明，該方法是可行且有效的． 第五章，依據(jù)單凹

6、凸體斷層模型，采用改進(jìn)經(jīng)驗(yàn)格林函數(shù)方法合成斷層上凹凸體位置變化情況下，唐山主震遠(yuǎn)場的反應(yīng)譜和地震時(shí)程，研究在走滑斷層中凹凸體不同位置對地震動反應(yīng)譜的影響。同時(shí)，為了跟進(jìn)一步了解凹凸體特性對其地震動Fourier幅值譜的影響，本文采用Brune模型來研究凹凸體的應(yīng)力降、面積變化對其遠(yuǎn)場地震動Fourier幅值譜的影響。 第六章，根據(jù)福岡(MW=6.6)地震的斷層位錯分布、破裂過程，傳播路徑的研究和記錄，本文選取日本的玄海臺站作為福

7、岡地震(Mw=6.6)的研究臺站，采用理論格林函數(shù)方法合成福岡地震(Mw=6.6)的地震動對程，將地震動的合成結(jié)果與觀測記錄進(jìn)行比較，研究表明該合成方法中所采取的地震參數(shù)合理。對福岡地震(Mw=6.6)對上海市的影響進(jìn)行研究，采用理論格林函數(shù)方法合成該場地基巖的地震動，合成的地震動結(jié)果基本符合上海地區(qū)該次地震的烈度情況。并以此次合成的地震動時(shí)程做為經(jīng)驗(yàn)格林涵數(shù)，采用經(jīng)驗(yàn)格林函數(shù)的方法預(yù)測未來福岡地區(qū)可能發(fā)生的八級(矩震級)地震對上海地區(qū)