非发震断层对地震波的影响研究

The effects of a non-causative on seismic wave should be associated with seismic focus mechanisms and non-causative fault scale, fault fracture zone width, fault occurrence features and fault surface depth and other factors, and the effect of a non-causative on seismic waves should not be confined to one-dimensiona and two-dimensional model analysis, and the analysis of influence field should not be limited to the analysis of peak amplitude and Amplitude spectrum, should also consider the analysis of spectral phase characteristics.In order to develop a three-dimensional time-domain wave motion finite element analysis method used to simulate the effect of a non-causative fault on seismic wave, the application research topics will study on a three-dimensional wave motion finite element time-step numerical simulation method of a non-causative fault effect and a stabilization measure for numerical simulation method, in which combined with a local artificial boundary technique and considering seismic focus effect, in order to achieve a three-dimensiona wave motion finite element time- step numerical simulation of the overall consideration of seismic focus effect and non-causative fault effect.At the same time, the application research topics to use the research thought combining the statistical and theoretical analysis with numerical simulation method, on the basis of strong motion records on fault site from the Wenchuan earthquake and the Chichi earthquake, as well as numerical simulation results of the effect of non-causative fault on seismic waves, will deeply research on strong ground motion characteristics on fault site and its influencing factors, and further reveal the mechanism of the effect of the non-causative faults on earthquake wave, as the Theoretical explanation of non-causative fault effect and the aseismic design of engineering to provide reference.

非发震断层对地震波的影响与震源机制及非发震断层的规模、破碎带的宽度、断层产状和断层面的埋深等因素有关，且对地震波的影响不应局限于一、二维模型的分析，以及影响场的分析也不应局限于峰值及频谱幅值的分析，也应考虑频谱相位特征的分析。为了发展非发震断层对地震波影响的三维波动有限元时域分析方法，本申请研究课题拟对断层场地进行包括震源的与局部人工边界技术相结合的三维波动有限元时步数值模拟方法及其稳定实现措施进行研究，以实现整体考虑震源效应与非发震断层效应分析的三维波动有限元时步数值模拟。同时，本申请研究课题拟采用统计和理论分析与数值模拟方法相结合的研究思路，以汶川地震和集集地震断层场地上的强震动记录，以及非发震断层对地震波的影响数值模拟结果为依据，深入研究断层场地上的强地面运动分布特征及其影响因素，进一步揭示非发震断层对地震波的影响机理，为非发震断层地震效应的理论解释和工程抗震提供参考依据。

本研究课题针对断层场地进行包括震源的与局部人工边界技术相结合的三维波动有限元时步数值模拟方法及其稳定实现措施进行了深入研究，以实现整体考虑震源效应与非发震断层效应分析的三维波动有限元时步数值模拟。本研究采用统计和理论分析与数值模拟方法相结合的研究思路，以典型地震断层场地上的强震动记录，以及非发震断层效应的数值模拟结果为依据，深入研究断层场地上的强地面运动分布特征及其影响因素，进一步揭示非发震断层对地震波的影响机理。.通过对多次透射公式MTF高频振荡失稳机理的讨论，提出了在波动数值模拟中消除高频振荡失稳的一种措施。.基于典型地震强震动峰值加速度、反应谱对比，分析了非发震断层对地震动影响特征。.提出了基于震源运动学位错模型、与局部人工边界技术结合的时空显式和解藕的三维波动有限元时步数值模拟方法。.针对位于西昌附近的则木河断裂开展了浅层地震勘探，工作共完成测线2条，总长度8230m。.建立了一包含有限震源在内的非发震断层三维分析模型，并利用本研究提出的近断裂强地面运动有限元模拟方法分析了非发震断层效应；同时，采用理论分析结合数值分析的方法，讨论了非发震断层接触面处位移相位差的变化特征。分析结果表明：非发震断层对地震动具有显著影响，其断裂破碎带是影响地震动特征的主要因素；非发震断裂的倾角与倾向对地震动亦有显著影响，且影响反应特征与倾角及倾向相关；相对于垂直非发震断层，倾斜非发震断层对地震动时程特征具有显著控制作用，且持时变长；相对于水平向地震动，倾斜非发震断层会减小竖向地震动的衰减趋势；非发震断层对地震动的影响与相对于断层的位置相关，穿过非发震断层，其地震动总体趋于逐渐减小的趋势；断层接触带两侧的地震动幅值差异较小；非发震断层接触面两侧位移相位差是随频率变化而变化的，且与非发震断层倾角与倾向相关，位移相位差亦与断层接触面位置有关。