论文题目: 基于运动学和动力学震源模型的近断层地震动研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 防灾减灾工程及防护工程
作者: 刘启方
导师: 袁一凡,金星
关键词: 近断层地震动,方向性速度脉冲,并行计算,动力破裂,显式解耦有限元,滑动弱化模型,破裂速度
文献来源: 中国地震局工程力学研究所
发表年度: 2005
论文摘要: 近断层地震动是近十多年地震学和地震工程学中非常活跃的研究领域。上世纪末全球发生的许多破坏性地震在近断层区域表现了一定的特征,同时也造成了严重破坏,促使研究人员研究近断层地震动的基本特征和分布规律、近断层地震动的模拟和预测方法,从而预测未来发震断层附近的强地震动分布区域和地面运动时程,为城市规划和结构抗震以及震害预防服务。由于距离发震断层很近,近断层地震动是地面运动中最为复杂的一个区域,它强烈地依赖于断层的破裂过程、断层面上位错的发展过程、破裂速度、滑动方向、以及观测点与断层的相对位置等。断层的破裂细节对它有重要影响,因此需要研究断层的破裂过程对近断层地震动的影响。本文利用数值模拟技术和运动学震源模型对近断层方向性速度脉冲、近断层地震动的预测方法进行了深入细致的研究,同时对断层的破裂过程进行了初步研究。得到了以下的结论和认识: 1. 在均匀弹性全空间内对方向性速度脉冲和震源参数间的定性关系作了系统研究,指出了近断层区域方向性速度脉冲主要与位于观测点与初始破裂点间一部分破裂面的位错大小、方向、上升时间等因素有关。破裂速度对于方向性速度脉冲的峰值和周期有重要影响,它是和上升时间同样重要的物理量。当前的统计关系中都忽略了破裂速度的影响,这是不完整的。方向性速度脉冲的周期随震源时间函数中上升时间的增大而增加。2. 在基岩半空间内详细分析了方向性速度脉冲的峰值、周期和分布区域与震源参数之间的关系,研究分析认为: (1) 对于浅源地震,特别是破裂至地表的断层,破裂速度是影响方向性脉冲的最主要因素之一,随着破裂速度的增加,脉冲的周期下降,峰值显著提高,脉冲的影响区域增大。(2) 断层的埋深对于方向性速度脉冲的峰值有重要影响,对于同样的断层,随着断层埋深的增加,方向性速度脉冲的峰值明显下降,分布区域下降。断层的埋深对方向性速度脉冲的周期也有一定的影响,特别是对于破裂至地表或埋深很浅的断层,在一定的范围内脉冲的周期随断层距增加而增大。(3) 震级大小是方向性速度脉冲的另外一个最主要的影响因素,随着震级的增大,位错和上升时间都增大,表现为脉冲的峰值和周期呈增大趋势,
论文目录:
摘要
ABSTRACT
目录
第一章 前言
第二章 近断层地震动的基本特征
2.1 引言
2.2 近断层地震动的含义
2.3 近断层地震动的基本特征
2.4 小结
第三章 均匀弹性全空间方向性速度脉冲研究
3.1 引言
3.2 计算模型和方法
3.3 结果分析
3.4 小结
第四章 基岩半空间究方向性速度脉冲研究
4.1 引言
4.2 计算模型和方法
4.3 算例分析
4.4 脉冲峰值和周期的近似估计
4.5 小结
第五章 近断层地震动时程模拟与预测
5.1 引言
5.2 近断层地震动时程的模拟和预测
5.3 近断层利用小震合成大震问题的讨论
5.4 近断层地震动时程预测示例
5.5 小结
第六章 断层的动力破裂研究简要综述
6.1 引言
6.2 动力破裂问题的描述和求解方法
6.3 固定破裂速度下断层的破裂研究
6.4 断层的自发破裂研究
6.5 类破裂和自愈合
6.6 地震动力破裂过程模拟和利用动力学模型研究近断层地震动
第七章 断层动力破裂的显式并行有限元解法
7.1 引言
7.2 断层动力破裂模型
7.3 断层动力破裂问题的基本方程和边界条件
7.4 断层动力破裂的显式有限元技术
7.5 并行计算
7.6 方法的验证
7.7 小结
第八章 断层动力破裂的若干问题研究
8.1 引言
8.2 临界破裂应力、初始应力和滑动弱化距离对破裂速度的影响
8.3 Asperity对破裂速度的影响
8.4 地表和非地表破裂的差异及一个复杂破裂的例子
8.5 滑动弱化距离对位错过程和近断层地震动的影响
8.6 小结
第九章 结语和展望
附录 均匀弹性全空间中位错源产生的永久位移
参考文献
作者简介
攻读博士学位期间参加的科研项目
攻读博士学位期间发表的论文
致谢
发布时间: 2006-03-01
参考文献
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