四川地区深度小于30m钻孔的_s(30)估计方法

本文收集了733个四川地区的实测钻孔数据,从中筛选出深度大于30m的268个钻孔剖面资料。分别获得了10m、15m、20m、25m和28m不同深度处的平均剪切波速_s(d)与_s(30)的对数线性相关关系。同时还与Boore(2004)的结果做了对比分析,比较了采用常数外推法和对数线性外推法得到的不同深度处剪切波速的残差分布。结果表明,不同深度处剪切波速_s(d)与_s(30)的对数相关关系可能具有一定的区域性特征,本文得到的对数关系更适合四川地区。对数线性外推法与常数外推法相比,前者的系统偏差更小;随着深度的增加,两种方法的外推误差均逐渐减小,但常数外推法普遍低估了_s(30)值;当深度较浅时,低估的情况更为明显。本文的研究结果为利用大量的不足30m的钻孔资料估计_s(30)值提供了参考。

四川省区域性场地分类的初步研究

本文讨论两种代表性的区域性场地分类方法(地形坡度法和地表地质法)在四川省应用。地形坡度法是直接利用地形数据估计区域性场地类别的方法。本文采用Wald提出的地形坡度和Vs(30),地表至地下30 m的平均剪切波速的相关关系,利用SRTM30 DEM数字地形高程模型计算地形坡度,推导获得了四川省范围的Vs(30)分布;最后根据美国NEHRP规范的场地分类方法,划分四川省场地类别。另外一种方法是地表地质法,采用Wills提出的地质单元与Vs(30)之间的相关关系,以四川省1∶50万地质图地质单元推测估计全省范围的Vs(30)分布,从而获得场地类别分类图。对两种方法在四川省内应用的结果,并结合特征区域场地条件调查结果进行对比分析。结果表明,(1)依据上述两种区域性的场地分类方法获得的四川省场地分类结果宏观分布大体一致、相互印证,说明两种方法应用在四川大体可行;(2)直接引用其他地区已有的关系成果估计四川省的场地分类将导致一定误差,需要四川省的实测数据对其修正后应用。

2015年4月25日尼泊尔M_S8.1地震应急科技产品——震源机制解、震源破裂过程、震动图及烈度图

尼泊尔MS8.1地震造成了重大人员伤亡和财产损失。震后中国地震局地球物理研究所等机构相继发布了本次地震的相关地震应急科技产品,这些产品为地震应急决策、地震救援和救灾、震后灾害损失评估、科学研究提供了科学有效的参考,本文对其中的震源机制解、震源破裂过程、震动图和烈度图的成果进行了简要介绍。

2015年4月25日尼泊尔Ms8.1级地震震动图的不确定性分析

尼泊尔Ms8.1级地震造成了重大的人员伤亡和财产损失。中国地震局在震后2小时就及时发布了此次地震的地震动强度预测图(即震动图)。作为地震应急救援的重要图件之一,震动图对地震救援和震后灾害损失评估等工作提供了科学有效的参考。但是在震后短时间内快速生成的震动图难以避免地存在一些不确定性因素,需要根据震后信息的不断积累及时加以修正,同时还要结合考虑局部地质构造背景、地震波的衰减关系特性以及土层对地震动参数放大效应等方面的不确定性因素来对于强度预测图进行修正。

四川汶川8.0级地震地表破裂与震害特点

2008年5月12日四川汶川8.0级地震发生在青藏高原东缘的龙门山构造带上。通过野外实地调查与测量发现,汶川8.0级地震的地表破裂发生在龙门山构造带中的北川—映秀断裂之映秀南西—平武南坝石坎子段,彭县—灌县断裂的都江堰向峨—安县桑枣段也同时发生了同震地表破裂。北川—映秀断裂上的地表破裂长约220 km,表现为逆冲–右旋走滑运动特征,最大同震位错在6 m左右,水平与垂直位错量大致相当,与先期的研究成果一致;彭县—灌县断裂上的同震地表破裂长约100 km,表现为右旋–逆冲运动特征,最大垂直位错在2 m左右,水平与垂直位错量之比为1∶1～1∶3。地震地表破裂的空间分布及同震位错特征表明,汶川8.0级地震系北川—映秀断裂的逆冲–右旋运动所导致,并同时牵动了彭县—灌县断裂发生同震地表破裂。地震灾害的特点主要表现为地震波导致的强地面运动破坏、地震地表破裂带直接撕裂、地震导致的次生地质灾害(如崩塌和滑坡等)摧毁或掩埋建(构)筑物和堰塞湖等。根据地震考察资料并参考InSAR和强震仪记录,勾绘的该次地震等震线长轴方向沿龙门山构造带呈N40°～50°E方向延伸,出现了3个XI度的破坏区,具单侧多点瞬间破裂的典型特征,导致了四川北部、甘肃和陕西南部地区灾害较正常地震衰减破坏的显著加重。

基于地震带细致划分为地震构造区的概率地震危险性分析

在我国当前地震安全性评价中,普遍使用考虑地震活动时空不均匀性的概率地震危险性分析方法(CP-SHA),它规定以地震带为统计区域计算地震活动性参数b值和v4值。正在编制的中国地震动区划图(五代图)提出了针对潜在震源区进行三级划分原则:划分地震带、地震带上划分地震构造区、地震构造区内再划分潜在震源区。本文提出以地震构造区为统计区域回归统计方法计算b值和v4值,然后进行概率危险性分析计算,这样得到的结果可能更为合理。

汶川Ms8.0地震四川及邻区数字强震台网记录

2008年5月12日汶川Ms8.0特大地震是龙门山构造带逆冲–右旋错动的结果,四川数字强震台网共获取133组三分向加速度记录,结合陕西、甘肃部分台站观测结果,根据原始记录绘制的加速度峰值等值线呈长轴为NE方向的不规则椭圆形,与地震影响烈度分布具有较好的一致性。进一步分析发现,该次地震的加速度记录具有比较明显的方向性效应和断层上盘效应,即沿破裂传播的NE方向加速度峰值衰减显著慢于SW方向;而处于断层NW上盘的地震动峰值衰减明显慢于SE下盘,出现系统性偏高现象,且在发震断裂的映秀—北川段更为显著,与震源破裂的方式和过程具相关性。另一个现象是近发震断裂的竖向(UD)与水平向(H)地震动峰值的比值明显高于远场,在近断层附近比值在1.0左右,与现行的《建筑抗震设计规范》(GB50011–2001)规定的比值2/3存在较大差异。随断层距的增加,加速度反应谱峰值逐渐移向长周期,当断层距大于200km时更为显著,但在近断层100km时存在速度大脉冲现象。

四川芦山Mw 6.6级地震发震构造

2013年4月20日四川芦山Mw 6.6级地震发生在龙门山构造带南段,未见典型的同震地表破裂。作者在对震后400余个地震破坏宏观调查点重新厘定的基础上,参考四川数字强震台网的近场峰值加速度(PGA)记录,绘制的本次地震等震线图的极震区地震烈度为Ⅸ度,略呈长轴为NE向的扁椭圆状,不具明显的方向性。进一步综合3 323个早期余震重新定位结果、石油地震勘探剖面和震源机制解等,判定本次地震的主要发震构造为控制蒙山东麓的大邑断裂,系龙门山构造带南段NW-SE向缩短所导致的大邑断裂上冲作用的结果;新开店断裂亦在深部产生了同震破裂,造成了断裂上盘震害明显高于下盘的断层上盘效应现象。

地震带划分方案对地震活动性参数的影响

根据四川及邻区的地震构造背景、地震活动特征等,相对于《中国地震动参数区划图(2001)》采用的大尺度地震带划分方案("大带方案"),在较小尺度上划分出了川滇块体地震带、甘南川北地震带、四川盆地地震带("小带方案").采用相同的原则和方法,分别统计得出了"大带方案"、"小带方案"的地震活动性参数.对比分析表明,在同一地区,不同的地震带划分方案将得到代表不同地震活动水平的地震活动性参数.大尺度地震带划分方案很可能低估高震级档地震的年发生率.采用小尺度的地震带划分方案,可以更加真实地反映区域的地震活动的水平,较好体现控制建筑物抗倒塌的地震作用的水平,有利于编制更为真实、安全的抗倒塌区划图.

成都平原粘性土动力学参数统计分析

成都平原地震构造环境主要受近场中强地震和外围大地震的影响。成都平原内的第四系分布广泛,主要为河流相的砂卵石层夹粘土、粉土层。这种地层在土层地震反应计算时往往会产生一个峰值,具有显著的放大作用。本文共收集了107组土动力学参数的实验资料,统计分析了粉质粘土和粘土两种粘性土的实测土动力学参数,给出了它们在不同深度的动剪切模量比和阻尼比的统计值。然后,选取1个典型钻孔,建立了土层地震反应分析模型,分别运用本文"统计值"、"十五结果"、"规范值"、"推荐值"进行地震土层反应计算,从反应谱形状、地表峰值加速度和反应谱特征周期等方面,验证了本文"统计值"的适用性和针对性,结果表明在盆地内使用"规范值"和"推荐值"时应谨慎,不然可能会对工程的抗震设防产生不利的影响。本文的"统计值"比"规范值"和"推荐值"更适用于成都平原地区,对各类工程建设的场地地震安全性评价具有一定的借鉴和参考价值。

2014年云南鲁甸M_S6.5地震峰值加速度震动图

综合考虑震中地区地质构造背景、震源机制解结果、余震分布以及我国西部地区地震动参数衰减特征,运用考虑场地效应的震动图快速生成方法,将收集到的62组强震台站的峰值加速度作为插值使用,估计了2014年8月3日云南鲁甸MS6.5地震峰值加速度震动图.利用地震后获得的强震记录计算了强震台站观测值与借助经验性衰减关系得到的估计值之间的系统偏差,校正了缺少台站地区借助经验性衰减关系得到的估计值,获得了校正后的峰值加速度分布图.结果显示,鲁甸MS6.5地震的地震动峰值加速度随距离的衰减速度比前人对我国西部衰减统计的结果更快,对数偏差校正的结果更符合本次地震的衰减规律.校正后的峰值加速度大于40cm/s2的区域面积近8 000km2,比未经校正的峰值加速度大于40cm/s2的面积减小了40%左右.

四川及邻区抗倒塌地震区划图编制

通过数字试验,分析了不同编图方法对地震区划结果的影响.基于四川及邻区的地震地质环境、地震活动特征、K2值特征、ΔTg分布特征,考虑到地震区划图的继承性和连续性以及与我国现行抗震设计规范的衔接,提出了抗倒塌地震区划图编制的编制原则和方法,编制了四川及邻区的抗倒塌地震区划图.

不同约束条件下2014年8月24日纳帕M_W6.0地震峰值加速度震动图的对比

震动图的可靠性简短描述为震动在观测台站附近可靠性较高,远离台站的地方较差,必须依赖于地震动的估计值。文中从震源、地震动参数衰减规律以及地震事件间的偏差校正项对地震动估计值进行约束,进而提高震动图的可靠性。分别采用中国西部长、短轴衰减关系、川藏地区断层投影距衰减关系及NGA-West2中Boore等回归的美国加利福尼亚州地区峰值加速度衰减关系,进一步增加台站观测数据约束地震动的分布,并考虑地震事件间的偏差校正项对衰减关系估计值的修正,先后基于点椭圆和断层投影面源模型,利用考虑场地效应的快速生成震动图方法计算了2014年8月24日美国加利福尼亚州纳帕M_W6.0地震的震动图。比较分析了不同震源特征、不同衰减关系模型、有无地震事件间偏差校正项的震动图差异。研究分析认为,明确的震源破裂尺度提高了衰减关系距离项的精度,有利于降低缺少台站地区地震动估计的不确定性。地震动观测值的加入降低了震动图的数据约束部分的不确定性。地震事件间偏差校正项的应用,减小了不同衰减关系估计值与实际观测值之间的差异,较为合理地反映了特定地震地震波的区域传播特性。

地震动的空间相关性——以纳帕地震为例

在区域地震危险性分析或者损失评估中,需要量化同一次地震中的多场点地震动强度被联合超越的概率。常规的特定场点地震危险性分析方法并不能处理场点间地震动的空间相关性问题。文中利用收集到的2014年8月24日美国加州纳帕M W6.0地震的344组强震记录,初步研究了地震动在空间上的相关性。利用半变异函数方法计算获得了峰值加速度(PGA)、峰值速度(PGV)及3个特定周期(0.3s、1.0s和3.0s)反应谱谱值的空间相关性函数,通过指数模型拟合得到了其对应的连续的空间相关性函数,并与先前的研究结果进行了比较。研究结果表明,地震动参数存在空间相关性,且随着距离的增大呈指数衰减;地震动的空间相关性随着反应谱周期的增大而增大;同时,地震动的空间相关性存在区域性的特征,峰值加速度的空间相关性在南加州地区比在日本和中国台湾地区更弱(衰减更快)。文中所得结论可为区域地震危险性分析、损失评估以及减小震后快速产出震动图(ShakeMap)的不确定性等提供理论依据和参考。

双场点地震危险性分析方法及其应用

提出了双场点地震危险性分析方法,用以计算在相同地震构造环境中,相同地震作用下的相邻两个工程场点同时超越其给定地震动参数的概率.该方法是确定系统的危险段落、场点遭受的附加地震危险的有效工具.基于汶川MS8.0地震后大渡河干流及邻近地区的地震环境,以大渡河干流梯级水电站系统为例,确定了大渡河干流梯级水电站各个河段的地震危险性.其中危险性最高的3个河段是:龚嘴—铜街子河段、沙坪—龚嘴河段和大岗山—龙头石河段.

四川及邻区不同风险水平下地震动峰值加速度的比值特征

基于四川及邻区8181个控制点的地震危险性分析结果,统计得出了不同风险水平下中硬场地地震动峰值加速度的比值特征.文中重点分析了大震与中震地震作用的比值(K2值)的统计特征和空间分布特征,初步分析了影响K2值的因素.本文研究结果不仅可为抗倒塌地震区划图编图原则和编图方法的确定提供重要依据,还可为不同行业、不同工程的抗震设计和验算提供参考.

2014年2月12日新疆于田7.3级地震震动图

运用考虑场地效应的震动图快速生成方法,综合考虑震中地区地质构造背景、震源机制解结果、中国西部地区地震动参数衰减特征及测震台站记录信息,估计了2014年2月12日新疆于田7.3级地震震动图。结果显示,于田地震最高震动烈度可能达到Ⅸ度,基本上没有乡镇直接位于震动烈度Ⅷ度和Ⅸ度区内。震动烈度Ⅶ度区的面积约15 000km2,阿羌乡和叶亦克乡的震动烈度可能达到Ⅶ度。Ⅵ度区的面积约为43 000km2,民丰县、于田县、博斯坦乡、奴尔乡、阿热勒乡、英巴格乡、尼雅乡、萨勒吾则克乡等可能遭受震动烈度Ⅵ度的破坏。其次于田县和策勒县之间的乡镇地处Ⅵ度区的分界线附近,由于该地区土层的剪切波速相对较低,地震动容易产生放大,可能加重该地区的震害。最后,与震中距相对较小的和田台相比较,位于破裂走向上的且末测震台出现了限幅的现象,可能是因为地震的方向性效应进一步增大了该地区的震动程度。

不同的地震动输入面对地震反应分析结果的影响

利用目前工程抗震设防上广泛应用的土层地震反应计算分析软件,对成都某典型卵石场地剖面进行了计算,得到了不同输入地震强度下的地震反应分析结果随不同地震动输入面的变化规律。结果表明,无论是地表加速度峰值,还是反应谱特征周期,在相同的地震动强度输入下,均是随着地震动输入面的变深而增大,其中加速度峰值最大增加20%以上,反应谱特征周期最大增加10%以上。此结论可为工程抗震设计人员获得科学合理的结构设计提供参考。

场地条件对地面加速度峰值离散性的影响研究

本文在研究了数百个工程场地钻孔资料的基础上,选取和构造了209个有代表性的典型场地剖面,利用目前工程上广泛应用的一维等效线性化波动方法,进行了6种输入强度下(30gal、50gal、100gal、150gal、200gal、300gal)的场地土层地震反应分析。在计算时对每种工况均采用9条互不相关的基岩加速度时程作为输入地震波,同时用均方差来定量评估所得到的地面加速度峰值的离散性,发现计算结果离散性很大,其最大均方差为0.206,最小均方差为0.138,且离散性随基岩地震动输入强度的增大而变大,随场地类别的变差也变大。

梯级电站系统的地震危险性评价方法初步研究

对梯级电站大坝以及梯级电站系统进行了一些简化和假定,分析了梯级电站系统地震危险性的主要来源,重点研究了上游大坝对下游相邻大坝的附加危险性影响,将全部梯级电站作为一个整体,提出了梯级电站系统地震危险性评价方法.以大渡河干流梯级电站系统为分析实例,考虑汶川8.0级地震后地震环境的变化,评价了该系统在现今地震环境下的危险性.根据梯级电站系统的特性,考虑电站规划、设计、施工的技术经济可行性.经分析指出,提高梯级电站系统最薄弱的几个电站的设防参数,是提高系统地震安全性的最有效的途径.