利用InSAR资料反演2008年西藏改则M_w 6.4和M_w 5.9地震的断层参数

2008年1月9日在我国西藏改则发生了一次M_w6.4地震,随后有40次3.5级以上余震发生,其中最大的一次为1月16 H的M_w 5.9余震.本文处理了ENVISAT ASAR两轨(升轨和降轨)同震资料,精确确定了同震地表位移的空间分布;随后利用弹性半空间的位错模拟确定了上述事件的断层面参数;最后,基于非均匀滑动模型反演确定了两次地震断面上的滑动分布.结果表明,M_w 6.4主震断层为走向218°、倾角52°的西倾断层,最大滑动量约1.9 m,出现在地表以下约7.6 km处;而M_w 5.9余震发生在主震断层西3.2 km的地方,发震断层为走向200°、倾角59°的西倾断层,最大滑动量约1.0m,出现在地表以下约3.9 km处.

利用STLN和InSAR数据反演2008年青海大柴旦M_w6.3级地震断层参数

利用Envisat/ASAR雷达影像处理后获取的2008年11月10日青海大柴旦Mw6.3级地震InSAR同震形变场数据和LN算法反演观测值含有粗差情况下的地震Okada矩形位错模型断层参数;断层深度为19.691 5 km,倾角为56.892 3°,长度为16.499 3km,宽度为6.854 8km,倾滑量为0.832 6 m,中心经度为95.884 7°,中心纬度为37.529 5°,走向方位角为116.411 5°,地震矩为3.108 4×1018 Nm(Mw6.295 0)。反演结果表明,当观测值含有粗差时,LN算法在1范数下可以有效抵抗粗差的干扰,充分利用已有先验信息的同时顾及观测、线性化等原因引起的系数矩阵误差的影响。

断层参数预测法预报隧道断层

主要介绍所研制的利用断层影响带内的一种特殊节理预报隧道掌子面前方隐伏断层的产状、位置和规模的专利技术——断层参数预测法。概述了该项技术的基本原理,介绍了该项技术的精髓——Liu Zhigang公式,阐述了应用该项技术实施隧道断层超前地质预报过程中的关键技术,并以实例论证了该项技术的应用效果。最后,通过多年实践,论述了该项技术的适用范围和在实现隧道超前地质预报中的作用。

位错模式的蚁群算法反演断层参数

利用改进的蚁群算法并结合位错理论模型,以及青藏高原东北缘1999—2001年期间的GPS数据,对祁连山断层的三维滑动速率进行了反演。结果表明,蚁群算法可有效地求解断层的三维滑动速率,其反演结果与地质等方法的结果具有较好的一致性。

上下盘断层参数对RC框架结构地震响应研究(Ⅱ:隔震)

为研究上下盘断层参数对隔震钢筋混凝土框架结构地震动响应的影响,对四种不同高度的框架结构进行了隔震设计,从隔震层抗风性能、偏心率、支座压应力三个方面验证了隔震设计的合理性,在160条上下盘地震作用下以验证的隔震结构模型为基础,进一步研究了震级、土体剪切波速、断层倾角、上界埋置深度等断层参数对其动力响应的影响规律。结果表明:隔震框架结构在上盘地震动作用下的控制效果优于下盘地震动,结构水平向减震系数和隔震层位移随下盘场地距离的变化基本保持不变,随上盘场地距离呈现"下凹型"变化趋势,以上盘20~30 km场地范围内结构的隔震效果最优;隔震结构的控制效果随震级、结构高度的增大而降低,随土体剪切波速的增大而增大,随断层倾角和上界埋置深度的增大在下盘保持不变、在上盘逐渐减小。

地震动模拟过程中断层参数的敏感性分析

地震发生后通常无法快速获取较准确的断层参数,这可能会对采用地震动模拟方法进行地震动强度快速评估产生影响。选取美国西部两次地震,采用两种地震动模拟方法,通过改变断层走向、滑移角、倾角和震源深度等主要断层参数进行模拟计算,分析不同参数对地震动参数和反应谱值的影响以及不同方法计算结果的准确性。结果表明:GP方法模拟的结果比EXSIM方法更接近观测值;在参数误差范围内,相比于模拟方法本身的误差,各参数对模拟结果的影响较小,地震动强度快速评估时可以利用较合理的快速反演断层参数进行地震动模拟。

模拟退火法在反演地震断层参数中的运用

在地震断层参数的反演中,选取合适的反演方法,对于反演的结果具有至关重要的意义,模拟退火法是一种非线性的反演方法,为了验证此方法在地震断层反演中的准确性,以2004年的仲巴6.7级地震为研究对象,采用模拟退火的方法,通过调用Rongjiang Wang的Okada程序,对用四叉数方法处理过的INSAR地震数据进行反演,从而得到该次地震的断层参数。

上下盘断层参数对RC框架结构地震响应研究(Ⅰ:非隔震)

为系统研究上下盘断层参数对钢筋混凝土框架结构动力响应的影响,首先建立并验证了4层、8层、12层及16层涵盖常见周期范围的四类RC框架结构,其次以622条上下盘地震动记录为评判标准,针对三种NGA地震动衰减关系模型(ASK模型、CB模型和CY模型)开展最优拟合方法优选工作,最后基于最优模型拟合得到的160条上下盘地震动,进一步探讨了震级、土体剪切波速、断层倾角、上界埋置深度等参数与上下盘地震动PGA之间的关系,研究了上下盘断层参数对四类RC框架结构动力响应的影响规律。结果表明,ASK模型能够很好地模拟上下盘地震动,与实际地震记录吻合度最好;上下盘地震动PGA随场地距离的减小而不断增大、随震级增大而不断增大,断层倾角仅在上盘场地距离20 km以内时对PGA有较大影响,土体剪切波速和上界埋置深度对PGA影响不大;四类框架结构的动力响应均随场地距离和土体剪切波速的减小而增大、随震级和结构高度的增长而增大,在下盘场地距离一定时断层倾角和上界埋置深度对结构动力响应基本无影响;上盘地震动对低层框架结构动力响应的影响较大,下盘地震动对高层框架结构动力响应的影响较大。

断层参数法在隧道施工中的应用研究

对断层参数法进行研究,对其理论基础和断层影响带有关概念进行了论述,重点分析l_1节理的成因、分布及特征,介绍了公式推导过程中所应用的数学统计理论,并根据该理论结合实践数据获取断层参数法公式,最后结合实例对此种方法进行演算,验证其可靠性。

地震预警断层参数实时识别方法(FinDer)详解及其性能初步评价

详细阐述了美国加州ShakeAlert地震预警系统中使用的断层破裂参数实时测定方法(FinDer FinDer:Finite Fault Rupture Detector)的技术细节。利用1999年集集Mw7.6级地震、2008年汶川Ms8.0级地震及2013年芦山Ms7.0级地震,以及日本K-NET台网记录的80次中小地震的强震观测数据对该方法的性能进行了评价。结果表明:在密集台网条件下,FinDer方法能够较为准确地实时识别正在发生地震的断层破裂长度和走向以及质心位置,是解决地震预警系统中断层破裂参数实时识别问题的有效手段之一;FinDer方法只能在断层破裂已经发生的条件下,对其长度和走向进行识别,无法预知断层可能的最终长度或最终走向;远场和近场识别是影响该方法准确性的主要因素,也是该方法识别误差的主要来源。

利用GRACE重力和重力梯度变化估计2012年苏门答腊地震断层参数

2012年4月11日苏门答腊北部附近海域发生MW=8.6地震,国际上采用不同数据获得了该地震的断层滑动模型,但断层走滑性质存在较大差异.卫星重力GRACE(Gravity Recovery and Climate Experiment)观测覆盖震中区域,可以提供很好的断层参数估计约束.本文采用GRACE月重力场模型数据提取了此次地震同震重力和重力梯度变化,表明了北向分量的优越性.并与断层模型理论计算结果进行了比较,分析了Txx(北-北向重力梯度)分量对断层参数的敏感性,以及基于粒子群算法以及Okubo位错模型反演了该地震断层参数.结果表明GRACE观测到的同震重力梯度变化在空间形态分布上与断层模型模拟结果符合较好,但振幅差异较大.重力和重力梯度的北向分量可以很好地压制条带误差,其中gN(北向重力变化)和Txx的误差最小,其次是Txz(北-上向重力梯度),误差最大和对条带误差抑制效果最差的是Txy(北-东向重力梯度).Txx对断层的深度不敏感,对其余断层参数较敏感.基于GRACE反演得到的断层的走向角为113.63°,倾角为89.99°,滑移角为175.26°,平均滑移量为28.18m,相应的矩震为8.71级,且此次地震的走滑性质为右旋走滑.

2017年精河M_(S)6.6地震的断层参数和破裂过程

利用远震资料、近场强震资料和合成孔径雷达干涉同震形变资料确定了2017年8月9日精河M_(S)6.6地震的断层面参数及震源破裂细节。为得到可靠的断层几何参数,发展了一套基于In SAR数据滑动分布反演的三维格点搜索流程,对本次地震断层面的走向、倾角和震源深度进行了格点搜索。结果显示,地震断层面走向为95°,倾角为47°,震源深度为14 km。基于搜索得到的断层模型进行破裂过程联合反演的结果显示:精河M_(S)6.6地震为一次单侧破裂事件,最大滑动量约为0.8 m,滑动区域集中在断层面上震源以西5-15 km,沿倾向15-25 km,破裂主要发生在10 km深度以下区域。断层面上的平均滑动角为106°。整个破裂过程释放的标量地震矩为3.6×10^(18)N·m,对应矩震级为M_(W)6.3。破裂过程持续约9 s,期间的破裂速度约为2.1-2.6 km/s。由于地震破裂主要集中在10 km以下,未来可能需要关注该区域0-10 km发生潜在地震的可能性。

全球M W≥7.0强震震级与断层滑动尺度的关系

分类统计USGS 1990~2023年期间全球范围内195次M W≥7.0强震的有限断层模型,采用最小二乘拟合方法得到矩震级M W与断层破裂长度RL(rupture length)、宽度RW(rupture width)和主破裂面积RA(rupture area)之间新的经验关系式。以走滑、逆冲和正断型地震为例,利用新的经验关系式分别给出不同断层类型的几何参数,在此基础上计算同震库仑应力变化。结果显示,计算得到的应力增强和减弱的区域分布与利用实际震源破裂模型计算的结果基本一致,证明了新关系式的有效性。

利用剖面重力测量数据反演深圳市地下断层参数

探测深圳市地下断层参数对该地区的规划建设、抗震设防和可持续发展具有重要意义。利用人机联作选择法反演了深圳市两条测线的断层参数,反演结果表明:两条测线的正演模型与观测值之间相对误差分别为4.51%和4.26%,计算结果可靠;断层从地下4km附近开始出现破裂信号,至17km附近消失,倾角约为70°,属于倾角较大的正断层;断层位置与深圳市地形起伏可能存在一定相关性。研究结果与地质及地球物理勘探结果具有较好的一致性,验证了剖面重力测量数据反演深圳市地下断层参数的可行性和有效性。

密度误差对城市断层参数重力反演的影响

针对断层参数重力反演中密度误差对反演结果影响不确定的问题,该文采用控制变量方法,通过理论模型系统分析了密度误差对断层几何参数反演造成的影响,实现了定量确定密度误差与反演结果之间关系。研究结果表明:随着密度变化增大,反演误差逐渐增加;反演误差整体上处于10-5 m/s2量级,比采用的重力数据低两个量级,说明反演结果是可靠的。密度变化对断层埋深的影响相对较小,对断层倾角影响较大;当密度变化为-2%~2%时,断层上盘上底面、断层上盘下底面、断层下盘上底面、断层下盘下底面和倾角分别变化-0.5%~0.3%、0.2%^-0.4%、-0.38%~0.4%、0.25%^-0.3%和4%^-5%。当密度变化较小(-2%~2%)时,密度变化与断层参数变化之间存在近似线性关系。

断层参数反演的动态惯性因子的粒子群算法

采用大地测量观测数据进行地震断层参数反演是大地测量反演的研究热点,也是研究地震发生机制的重点。针对目前在断层参数反演中所用粒子群算法反演精度较低的问题,分析了地震断层参数反演的非线性特点和基本粒子群算法的特征。考虑到基本粒子群算法在处理高度非线性问题时易陷入局部最优解,且求解过程中局部最优解与全局最优解之间会相互影响,通过分段调整影响粒子速度的惯性因子和影响全局最优解与局部最优解的加速因子,得到了一种适用于地震断层参数反演的分段动态调整参数的粒子群算法,应用于模拟地震与拉奎拉真实地震的断层参数反演。模拟地震实验结果表明,所提算法具有稳定性,且求得的断层倾角、滑动角较多峰值粒子群算法更接近真值。在2009年拉奎拉地震实例中,所提算法求得的断层参数正演后所得形变量与地表观测值的均方根误差为5.2 mm,优于多峰值粒子群算法的6.7 mm。以上结果表明,所提算法获得的断层模型更符合真实的断裂条件,具有一定的实际应用价值。

对利用跨断层基线和水准测量资料推算断层活动参数公式的改进

分析了利用两条跨断层基线和水准测量资料推算断层三维活动参数传统公式存在的问题,指出传统的计算公式实际是一个要求两侧点位处于同一水平面时的近似公式。本文对这一公式重新进行了严格的数学推导,得到了适用于一般情况的改进后的计算公式,并以实际算例指出传统公式对计算结果可能造成的误差量级。

2013年芦山Ms 7.0级地震断层参数模型反演

2013年4月20日四川芦山地区发生了Ms 7.0级地震。利用GPS三维同震形变数据获取地表形变场,基于位错模型反演芦山地震的断层几何参数及滑动分布。首先采用多峰值颗粒群算法(multiple peak particle swarm optimization, MPSO)得到断层几何参数,其中断层走向206.47°,倾角44.11°,长度21.94 km,离地表最浅处为7.66 km,最深处为17.84 km。为了反演断层面的精细滑动分布,分析地震所在的龙门山断裂西南段破裂面具有的铲状型特征,将芦山地震破裂面确立为铲状模型,即将断层的倾角预设为上陡下缓,倾角变化范围为21°～50°。结果显示,断层破裂面在不同深度区域出现了两个滑动峰值,其中最大滑动量为0.68 m,深度位于13 km。地震释放的能量为1.47×10^(19) N·m,对应的矩震级为Mw 6.74,与地震学的研究结果一致。

北京地区主要活断层活动参数的重力反演

采用1991～1999年首都圈重力测网的重力测量资料,根据地质调查结果确定断层初始运动模型,利用稳健—贝叶斯最小二乘方法反演北京地区4条活断层的活动参数（走滑、倾滑、引张）.反演结果表明：在1991 ～1999年间,北京地区活断层的运动性质均以走滑和垂直升降为主,兼有伸展特征,但运动速率都不大,约为2 mm/a.北京地区北西走向断层反演的运动特征为左旋走滑正断层,北东走向断层反演的运动特征为右旋走滑正断层.

2021年云南漾濞地震InSAR监测及断层滑动分布反演

采用双轨D-InSAR技术获取2021-05-21云南漾濞6.1级地震的升降轨同震形变场,并以此为约束,基于Okada均匀弹性半空间位错模型反演发震断层的几何参数与同震滑动分布,最后通过正演模型预测地震的同震三维形变场,分析地震的形变特征及发震断层的几何形态和构造运动。结果显示,在InSAR形变场中,升轨LOS向最大形变量约10 cm,降轨LOS向最大形变量约13 cm;利用Okada模型反演得出,发震断层长约12.53 km,宽约6.44 km,位于地下3~9 km处,断层走向约136.34°,倾角约83.79°,滑动角约-175.46°;断层的同震滑动主要分布在沿走向9~21 km与沿倾向向下3~9 km范围内,最大滑动位移出现在地下4 km深度处,滑移量达到0.64 m;通过正演模型的地表三维形变预测发现,垂直方向最大抬升约3.22 cm,最大沉降约4.04 cm。总体而言,此次地震的发震断层类型为右旋走滑,且带有正断分量,初步判断地震发生在一条未知的NW-SE向断裂带上,该断裂可能属于维西-乔后-巍山断裂和红河断裂北段的次级或分支断裂。