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汶川地震上盘效应的研究

作　者: 彭磊
导　师: 谢礼立
学　校: 中国地震局工程力学研究所
专　业: 防灾减灾工程及防护工程
关键词: 近场地震动上盘效应汶川地震衰减关系 NGA模型
分类号: P315
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着强震观测技术不断的发展,以及强震台网建设的规模不断扩大,强震记录的不断积累,特别是大量近断层强震记录的获得,人们开始观察到近场地震动完全不同于远场地震动的特点,具体就是各种所谓的近断层特殊效应。近断层地震动的特殊效应包括近断层地震动的集中性、地表破裂和永久位移、破裂的方向性效应、近断层的速度大脉冲、上盘效应。这些近断层地震动特殊效应使得断层周围的地震动展现出不同于以往远场地震动的性质,例如使得地震动在某一个区域变得很大,而其他区域相对较弱,或是地震动在长周期增大很多,短周期变化不大,甚至有的地震动有突然像脉冲一样的短暂大幅增大。这样我们有必要对这些近场效应进行详细研究,并希望在新修改的衰减关系中对近场地震动的预测能够包括这些近场效应对地震动造成的影响,这样就可以更加准确的预测近断层地区的地震动。汶川地震是我国近百年来发生在人口密集地区的最大的一次地震,造成了巨大的工程破坏和人员伤亡。但是源于这几十年来我国强震观测台站的迅速发展,在这次地震中,取得了我国强震观测史上最多的强震观测资料,特别是有一批近场的强震记录,使得我们详细研究本次地震的各个方面成为可能。文本着重研究了汶川地震的上盘效应。主要研究内容和结论如下:1、选取汶川地震近场区域的地震记录,研究并获得了汶川地震的衰减关系。并在此基础上得到所选取地震记录的残差。利用经典的残差分析方法分析上下盘地震动残差的分布,从而确定汶川地震中存在上盘效应。2、在确定汶川地震中存在上盘效应后,本文采用模型模拟上盘效应,从而定量的研究上盘效应。本文研究了前人提出来的两个上盘模型AS1996和KS2003,分别用于模拟北岭地震和集集地震中的上盘效应。发现这两个上盘模型都存在一些问题。具体是,(一)模型过于复杂,使用起来很不方便;(二)模型的主观随意性强烈,导致大量的不确定性。3、在确定了前人提出的模型中的缺点后。本文提出了一个新的模拟上盘效应的模型。新模型可以克服前两个模型的缺点。新模型使用简单方便,减小甚至消除主观性,可以使用所有可用数据,使得误差减小到最低限度。经过将新模型用于模拟北岭地震和集集地震中的上盘效应,并与AS1996和KS2003的模拟结果比较,新模型优势明显。4、利用新模型模拟了汶川地震中的上盘效应,具体模拟了水平地震动加速度峰值PGAH和水平加速度反应谱SAH的上盘效应。同时把模拟结果与NGA(Next Generation Attenuation Relationship)项目中的Abrahamson& Silva一组的衰减关系中的上盘因子AS NGA对汶川地震的上盘效应预测结果进行比较。发现汶川地震中的上盘效应比AS NGA的预测结果小,同时相比AS NGA的预测结果,汶川地震中的上盘效应在较远距离时仍然存在,而AS NGA预测结果显示在这个距离时,已不存在上盘效应。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-11
第一章绪论  11-17
  1.1 选题背景及意义  11-12
  1.2 国内外研究现状  12-14
  1.3 论文的内容和框架  14-17
第二章近断层地震动及上盘效应  17-29
  2.1 引言  17
  2.2 近断层地震的特点  17-20
    2.2.1 近断层地震动的巨大破坏性  18-19
    2.2.2 近断层地震动的特点  19-20
  2.3 上盘效应的定义  20-26
    2.3.1 上盘效应的发现  21-23
    2.3.2 上盘效应产生的原因  23-24
    2.3.3 上盘效应相关的研究  24-26
  2.4 实际地震中的上盘效应  26-28
    2.4.1 集集地震中的上盘效应  26-28
  2.5 小结  28-29
第三章汶川地震中的上盘效应  29-47
  3.1 汶川地震介绍  29-33
    3.1.1 汶川地震基本概况  29
    3.1.2 地震成因  29-33
      3.1.2.1 发震构造背景  29-30
      3.1.2.2 震源模型  30-33
  3.2 数据选取  33-35
  3.3 数据整理  35-37
  3.4 使用汶川地震记录拟合的衰减关系  37-41
  3.5 确定上盘效应  41-43
    3.5.1 汶川地震中近场地震动PGAH 残差分布  42
    3.5.2 汶川地震中近场地震动SAH 残差分布  42-43
  3.6 小结  43-47
第四章在衰减关系中考虑上盘效应  47-59
  4.1 引言  47
  4.2 在衰减关系中考虑上盘效应的因子模型  47-53
    4.2.1 前人模型  47-50
    4.2.2 本文提出的模型  50-51
    4.2.3 本文模型应用于其他地震并与AS1996、KS2003 的比较  51-53
  4.3 基于本文模型的汶川地震中的上盘效应模拟  53-58
    4.3.1 PGAH 的残差模拟  53-56
    4.3.2 SAH 的残差模拟  56-58
  4.4 小结  58-59
第五章总结与展望  59-63
  5.1 本文工作总结  59-60
  5.2 工作展望  60-63
参考文献  63-67
作者简介  67
攻读硕士期间主要参与的课题  67
攻读硕士期间发表的论文  67-69
致谢  69-70

汶川地震上盘效应的研究

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