2022年9月5日四川泸定M_(S)6.8地震近断层地震动特征

2022年9月5日12时52分四川甘孜州泸定县发生M_(S)6.8地震,造成重大人员伤亡和财产损失。本文利用此次地震中距离发震断层80 km以内获得的92个三分量加速度记录,研究此次地震近断层地震动峰值加速度(PGA)、峰值速度(PGV)和不同周期加速度反应谱(Sa)的空间分布与衰减特征,探讨了近断层地震动的脉冲特征及其对地震动反应谱的影响。研究结果表明:(1)此次地震近断层地震动表现出随观测方向变化的较强极性特征,其中51LDJ记录的南北分量约达到东西分量的3倍,这主要受地震的走滑破裂特征影响。(2)近场地震动强度的空间分布主要受此次地震发震断层的走向控制,峰值加速度、速度和加速度反应谱值的分布与断层走向特点一致。较强的观测值多位于烈度VII度以上的区域,与震害分布相符,地震动强度分布从一定程度决定了震害分布。(3)从实际观测结果与地震动经验模型的对比来看,经验模型对本次地震PGA和0.2 s的短周期地震动有较好的预测;对于PGV和周期0.5 s以上的地震动反应谱,本文考察的6个经验模型均有不同程度的高估。(4)本次泸定地震有2条典型脉冲记录,均位于距离发震断层15 km以内,脉冲记录波形具有明显的双向脉冲特征,记录的PGV分别达到56.0 cm/s和37.0 cm/s。速度脉冲在其脉冲特征周期附近,对加速度反应谱有显著放大作用。受此影响,距离断层最近的T2471台站记录的东西向和南北向反应谱在周期0.6~1.5 s范围均显著高于VIII度罕遇地震设计谱。此外,局部地形对地震动短周期成分有重要影响,T2471记录东西向反应谱在0.1~0.2 s,也远远超过了VIII度罕遇地震设计谱。

NGA-West2地震动预测模型对速度脉冲型地震动各分量的适用性

鉴于传统的地震动预测模型未考虑速度脉冲的影响,可能会低估近断层区域的地震风险,而新一代NGA-West2地震动预测模型对速度脉冲型地震动的适用性有待研究。首先,收集了2013年以来的近断层地震动记录,在充分考虑脉冲方向的不确定性条件下,基于小波方法定量地识别出速度脉冲记录,形成了最新的速度脉冲记录数据库;然后,利用小波提取出速度脉冲记录中的长周期脉冲信号,基于偏差参数分析方法,定量地研究NGA-West2地震动预测模型分别对速度脉冲原始记录和提取长周期脉冲后的残余记录的适用性。研究结果显示,NGA-West2中的四个地震动预测模型均会低估近断层速度脉冲记录,特别是在脉冲周期附近的周期段内速度脉冲观测值远远大于这四个预测模型的预测值,但残余记录观测值与NGA-West2中四个地震动预测模型的预测值较吻合。值得注意的是,CB2014地震动预测模型能更好地预测残余记录。

考虑近断层方向性效应的速度脉冲放大作用预测模型

近断层速度脉冲型地震动对结构有特殊的破坏作用。所以在近断层概率地震危险性分析以及工程抗震设计时需要考虑速度脉冲的影响。而传统地震动预测模型往往会低估速度脉冲的影响。因此,如何可靠地估计速度脉冲的影响是近年来研究的重要课题之一。该研究以NGA-West2数据库为基础,另外收集近年最新获取的近断层地震动记录,考虑脉冲方向的不确定性,基于小波方法定量进行速度脉冲识别,共获得316条速度脉冲记录。基于该数据,采用最小二乘法拟合得到新的速度脉冲放大作用分段预测模型,并与已有的速度脉冲放大作用预测模型进行比较,验证了其有效性。该模型考虑了近年实际地震动观察结果,在已有的速度脉冲放大作用预测模型基础上,进一步提高了脉冲放大系数的平台高度。基于所提出的脉冲放大作用经验预测模型,通过对传统地震动预测模型进行修正从而对近断层速度脉冲型地震动进行了有效估计。

近断层速度脉冲型地震动识别方法研究综述

速度脉冲型地震动对近断层区域工程结构有特殊的破坏作用,是造成近断层区域震害的主要影响因素之一.开展近断层速度脉冲型地震动研究对揭示近断层区域工程结构的地震破坏机理、开展抗震设防以及抗震设计具有重要价值.速度脉冲的有效识别是关键环节,主要历经定性、半定量、定量的过程.其中定量识别方法具有可重复性、可批量处理等优点,越来越受到广泛认可和应用.然而目前定量速度脉冲识别方法尚未有统一的、明确的判别原则.本文从识别条件、基本原理、关键步骤、应用范围等方面系统总结并详细介绍了目前国内外常用的三类定量速度脉冲识别方法,即基于连续小波变换的速度脉冲识别方法、基于能量的速度脉冲识别方法以及多速度脉冲定量识别方法,并推荐了这三类方法中的代表方法,分析了其优缺点.分析指出速度脉冲识别方法的不同,本质是速度脉冲主要特征波形的提取手段以及量化的判别标准的不同.各种方法都有自身的优势,但由于速度脉冲记录波形的不稳定性,没有任何一种方法可以达到百分之百的识别率.此外,现有的定量识别方法都是基于信号处理方法和脉冲特性基本原理,并未考虑速度脉冲产生机制.因此需要综合上述三点来综合判别速度脉冲,形成完善的脉冲判别体系.最后,探讨了定量的速度脉冲识别方法进一步提升的关键问题和研究重点.

日本北海道胆振东部M_(W)6.6地震近断层地震动的上盘效应

上盘效应是近断层地震动的主要特性之一,而目前就上盘效应的定量研究较少。本文利用日本K-NET和KiK-net强震动台网获取的近场强震动加速度记录,定量研究了北海道M_(W)6.6地震的上盘效应对地震动PGA、PGV和不同周期的加速度反应谱值空间分布和衰减特征的影响,探讨地震动上盘效应的特征及其影响范围,并将上、下盘观测结果与地震动预测经验模型进行对比。研究结果表明:(1)在断层距小于45 km时,此次北海道地震具有显著的上盘效应特征,断层上盘记录的PGA、PGV和加速度反应谱值明显大于下盘和中间区域的地震动观测值,且高于本次地震的平均值。上盘效应影响范围与震源破裂过程反演得到的断层尺度相吻合。(2)断层上盘的PGA观测值高于此次地震平均水平的对数偏差为0.61±0.16,这与1994年北岭地震和1999年集集地震等逆冲型地震的影响水平接近。上盘记录的PGV高于平均水平的对数偏差为0.39±0.12,即高于平均水平约35%。上盘观测地震动在周期T为0.2、0.5、1.0、2.0、3.0、5.0 s时的加速度反应谱值高于平均水平的对数偏差分别为0.33±0.19、0.54±0.23、0.53±0.20、0.26±0.21、0.24±0.19、0.16±0.16,随着周期的逐渐增大,上盘效应引起的偏差不断减小。此次地震上盘效应对地震动的影响主要以PGA和短周期(T≤1.0 s)地震动为主。(3)从实际观测结果与地震动预测经验模型的对比来看,对于PGA和小于1.0 s的短周期地震动,BSSA2014和CB2014的2个模型对此次地震上盘效应的预测效果更好,但对1.0 s以上的长周期,ASK2014、CB2014、CY2014模型的预测效果更好,BSSA2014模型则可能会高估地震动。

汶川地震重灾区典型钢筋混凝土框架结构震害现象

介绍了5·12四川汶川地震近震源区钢筋混凝土框架结构的震害现象,从房屋整体跨塌、房屋整体严重歪斜、房屋部分集中垮塌、房屋部分楼层垮塌、房屋底层侧移过大等方面总结了震害现象,从剪切、剪压、压屈、压弯、塑性铰等破坏方面分析了梁柱震害现象.从结构平立面布置、结构体系和结构构件等方面初步分析了钢筋混土框架结构破坏的主要原因.

统一考虑地震环境和局部场地影响的建筑物易损性研究

提出了一种综合考虑地震环境和场地影响的钢筋混凝土房屋地震易损性分析方法.将地震环境、局部场地和工程结构作为一个整体,以概率地震危险性分析的方式考虑地震环境的影响,在此基础上详细考虑了随局部场地而变化的反应谱形状对结构地震反应及其破坏概率分布的影响.此外,还提出了另一种表述结构易损性的方式,以对应于不同超越概率地震危险水平的方式,提供结构地震破坏概率分布的信息.

终止相的理论地震图—兼论唐山地震震源破裂过程

本文首先较为系统地回顾了终止相研究的历史、进展,对震源破裂过程产生终止震相的物理机制进行了讨论,并详细讨论了主事件分析法以及合成包含终止相的理论图的方法。在此基础上应用主事件分析法处理了唐山地震的实际资料,给出唐山地震的震源破裂过程的大致时空图象,同时计算了包括终止事件的合成图。结果表明,考虑破裂过程的终止事件可以较好地拟合P波观测图,从而进一步确认唐山地震震源破裂过程包括两次终止事件的可能性。此外本文还对唐山地震的震源环境以及调整单元的让位情况进行了讨论。

1991年至1994年甘肃地区发生的部分地震的震源机制解

１９９１年至１９９４年甘肃地区发生的部分地震的震源机制解根据甘肃省地震台网测定，１９９１年１月２日在青海省祁连境内发生了一次５．１级地震，震中位于北纬３８°６＇，东经９９°５４＇。１９９１年１０月１日在青海省门源境内发生了一次５．２级地震，震中位于北...

1994年1月3日至10月12日共和地震的震源机制解

１９９４年１月３日至１０月１２日共和地震的震源机制解温增平（国家地震局地球物理研究所，北京１０００８１）主题词：震源机制解青海共和地震１９９４年１月３日至１０月１２日，在青海共和境内连续发生６次地震。１月３日６．０级地震震中位于北纬３６°１２′，东经...

基于可靠度分析的多层砖房易损性估计

本文首先从统计多层砖间平均抗震强度系数的概率分布出发，给出了表征多层砖房总体抗震能力的概率分布，进而研究以峰值加速度及其反应谱作为地震动力输入参数的多层砖房易损性分析方法。考虑非线性效应对结构超越或出现不同破坏状态概率的影响，将结构可靠度分析方法推广到多层砖房地震损性估计中，给出了对于地震动值加速度及反应谱值参数多层砖房超越不同破坏状态的易损性曲线。

基于小波方法分析汶川地震近断层地震动的速度脉冲特性

选取断层距小于200km的64组强震记录数据,基于小波方法分析汶川地震近断层速度脉冲的地震动特性,并将此次地震中获取到的速度脉冲周期和幅值参数与Chi-Chi地震和Northridge地震进行了比较,统计分析地震震级、距离对速度脉冲的周期和幅值参数的影响.研究表明:(1)汶川地震近断层速度脉冲具有周期长、幅值小的特点.速度脉冲周期主要分布在6～14s之间,其中51MZQ台沿平行断层的分量脉冲周期最大为14.2s,速度脉冲幅值与Chi-Chi地震和Northridge地震相比明显偏小.(2)速度脉冲记录出现在沿着地震断层破裂传播的方向上,且与地表断裂的距离都在30km以内,这些长周期速度脉冲的形成可能主要由破裂传播的向前方向性效应引起.(3)速度脉冲的周期随矩震级呈对数线性增大,且随断层距增大有减小趋势.在矩震级小于Mw7.5时,观测到的地震动脉冲幅值为50～150cm/s之间,与100cm/s的典型断层滑动速率非常接近;而震级大于Mw7.5时,断层距10km范围内脉冲的幅值已经超过100cm/s,个别记录的脉冲幅值甚至达到200cm/s,远超过前人给出的饱和值,这可能与大的永久形变或该处土层介质条件有关.

2008年汶川地震近断层竖向与水平向地震动特征

选取分布在北川映秀中央断裂两侧断层距120 km以内的40个强震动台站的记录,对汶川地震近断层地震动竖向和水平向加速度峰值、速度峰值、竖向和水平向加速度反应谱及谱比值进行了统计分析.研究表明:(1)地震动加速度峰值有显著的上盘效应,经验衰减模型的结果表明,在距地表破裂3～60 km的范围内,龙门山发震断层上盘一侧竖向与水平向的加速度峰值要比衰减模型得到的平均值大30%～40%.上盘的加速度峰值残差大部分是正值,而断层下盘残差大部分为负;水平地震动的东西分量幅值总体要大于南北分量,东西分量衰减相对较慢.(2)地震动长周期成分较弱,加速度反应谱值随周期增大而迅速减小,在周期1.0 s时,即使在靠近中央断裂的最大加速度反应谱值也只有0.5 g;地震动加速度反应谱谱比值(竖向/水平向)沿龙门山断层周围的分布,在较长周期(T=0.2 s,0.5 s,1.0 s)与短周期(T=0.05 s,0.1 s)有明显的不同.(3)近断层竖向地震动显著,地震动加速度峰值比在(竖向/水平向)可达1.4.在龙门山发震断层的上盘,地震动加速度峰值比整体上比下盘要大,竖向地震动尤为剧烈.部分近断层记录的地震动谱比值(竖向/水平向)在短周期(<0.1 s)甚至超过1.5,统计分析还表明谱比值在短周期段(<0.1 s)随断层距的增大而减小.

5．12汶川地震中多层房屋典型震害规律研究

根据汶川地震房屋震害现场调查资料,总结了地震中多层房屋典型震害规律:砌体房屋主要为墙体发生剪切破坏;对底框架房屋,刚度比不同,导致房屋不同部位发生破坏;砌体-木屋架房屋,屋面破坏严重;混凝土框架房屋,破坏集中在填充墙以及混凝土柱头、柱脚;经过抗震设计的多层房屋震害明显轻于未经抗震设计的房屋。对如何提高建筑的抗震性能提出了若干建议,为今后房屋建筑抗震积累了经验。

2008年汶川地震近断层地震动的非平稳特征

利用中国强震动台网获得的汶川地震近断层强震动数据,研究汶川地震近断层地震动的强度和频率的非平稳特征,并对其非平稳特征的原因进行初步分析.研究表明近断层地震动强度和频率表现出很强的非平稳特性,这种非平稳特征主要受震源破裂机制、台站方位和局部场地条件的影响.破裂传播正向和反方向上地震动强度和频率的时间过程有显著的不同.在破裂正向上,地震动加速度记录表现为大幅值、短持时的强度过程,强度过程的持续时间为15 s左右,加速度时程的主要周期约为0.4 s,地震动速度时程有较明显的速度脉冲,脉冲周期可以达到8 s;在破裂的反方向上,地震动强度过程的时间跨度长达90 s,加速度记录的主要周期约为0.6 s,速度时程中没有明显的脉冲.小波功率谱的分析结果表明破裂正向上速度脉冲表现为在很小的时间尺度和频域内能量的集中,值得注意的是,观测到的速度脉冲的周期长达8 s,比Chi-Chi地震和Kobe地震中观测到的脉冲周期要长,这可能与汶川地震的震级相对较大有关.

中国历史地震烈度表研究

在比较分析以往烈度表的基础上,着重增加了社会反响标志;对Ⅹ—Ⅻ度的房屋建筑物和地表现象标志进行了调整与补充,完善了作为12阶烈度表相应的《中国历史地震烈度表》.文中对烈度表的各项标志作了简要说明,并列举了国内外10次历史地震事件的评定实例.本文提出的历史地震烈度表,保持了以往烈度表的适用性与一致性.

汶川地震桥梁震害的特征

汶川地震中公路桥梁遭受重创,大量桥梁破坏甚至垮塌,难以修复.这些桥梁震害体现出山区桥梁震害的典型特征,为山区桥梁抗震设防提供了丰富的实例资料.在汶川地震现场桥梁震害调查资料的基础上,对汶川地震桥梁震害进行归纳、总结,提炼出该地震中桥梁震害的主要特征,为下一步继续深入探讨汶川地震桥梁震害形成机理和结构破坏过程,以及山区桥梁抗震设防对策与措施提供参考.

芦山7.0级地震近断层地震动的方向性

基于芦山7.0级地震中断层距小于100km自由场台站的强震动记录观测数据,研究此次地震近断层地震动的方向性特性,并探讨方向性特性与震源破裂机制、断层距离和空间方位的关系.研究结果表明:(1)与距断层较远记录不同,近断层地震动在不同的观测方向上表现出显著的强度差异,存在明显的极大和极小作用方向.在不同的方向上,最大加速度反应可达最小值的4倍以上;(2)这种方向性差异在T=1.0s以上的长周期段更为明显,在T=0.1s以下的短周期段,地震动随方向变化的差异较小.地震动强度随方向变化的差异随周期增大而增大,不同方向上的加速度反应谱值的最大值与最小值之比从周期T=0.01s时的约1.7增大到周期T=10s时的约2.4;(3)在距离断层约35km以内,地震动具有明显方向性,地震动卓越方向具有垂直断层走向的特征,随断层距的增大,这种方向性不明显.从不同方向上地震动强度的差异来看,随断层距增大,地震动强度在不同方向上的差异在减小,表现为各个周期的最大值/中值和最大值/最小值比值均随断层距离增大缓慢减小;(4)近断层地震动的方向性特性主要受断层上、下盘的相对运动所控制,其在长周期的卓越方向与水平同震位移方向一致,且该卓越方向上的地震动强度绝对大小与地震破裂造成的静态位移明显相关,表现为地震动强度随水平同震位移的增大而增大.

都江堰市移动通信系统及其建筑物震害特征

在都江堰市移动通信系统及其建筑物震害调查基础上,总结了汶川地震中与移动通讯系统紧密关联的建筑物震害特点及移动通讯设备震害情况,分析了建筑物地震破坏对移动通讯系统的影响;针对震害特征,提出了在移动通讯系统建设和重建中减轻震害的应对措施,如建筑物和房屋的选择、通讯设备安装固定等方面对策,并提出关于通讯系统国家抗震标准立法等建议。