三维沉积盆地对地震动的放大效应——间接边界元法模拟

基于一种高精度间接边界元法(IBEM),实现了沉积盆地三维地震响应的频域、时域精细求解,并以半空间中椭球形沉积盆地对平面P波和SV波的散射为例,着重探讨了入射角度、入射波型、入射频率、盆地长宽比和深宽比对沉积盆地地震动放大效应的影响规律.结果表明:盆地形状对地震波的放大效应和空间分布状态具有显著影响,且具体规律受控于入射波频段.1随着盆地深度增大,盆地边缘面波发育更为充分,在较宽频段内均会出现显著的地震动放大效应,且深盆地的放大区域集中于盆地中部.2圆形盆地对地震波的汇聚效应最为显著,而狭长盆地对地震波的汇聚作用相对较弱,高频情况下可在盆地内部形成多个聚焦区域.3不同波型入射下,盆地对地震动放大效应的机制有所差异:P波入射下,竖向位移放大主要是由于盆地边缘面波由四周向中部汇聚所致;SV波入射下,边缘面波汇聚效应相对较弱,而当盆地较深时,底部透射体波和边缘面波易形成同相干涉从而显著放大地震动.按盆地内外介质波速比为1/2,P波和SV波垂直入射下频域最大放大倍数分别为25和15,时域放大倍数约为4.0和3.7(雷克子波).4低频波入射下,位移从盆地中部向边缘逐渐减小,且浅层沉积盆地对地表位移幅值的放大作用不明显.5 P波和SV波的入射角度对盆地地震动放大幅值及空间分布特征也具有显著影响.

1556年华县大地震地震动场模拟

1556年华县地震是中国历史地震中人口伤亡最多、灾害最为严重的大地震。本文利用渭河盆地三维速度结构模型和1556年华县地震活动断裂研究成果,采用谱元法模拟了华县地震中渭河盆地0.02-0.5Hz地震波的传播过程。基于峰值速度和盆地典型剖面速度时程分析,讨论了盆地对地震动的放大作用。研究表明,渭河盆地的深厚土层对于4s以上的地震动有着明显的放大作用,强烈地震动主要位于断层北侧的第四系覆盖层厚度超过900m的区域。当破裂方向指向渭河盆地中第四系覆盖层大于1000 m的深凹陷时,在破裂方向性效应和盆地的边缘效应的共同作用下,导致大量的能量被其捕捉,从而引起及其强烈的地震动和长持时高幅值面波,这是渭河盆地地震危险性分析中需要特别注意的问题。