地震发生与地震波传播过程有限元数值模拟

摘要

通过系统考虑发震断层(震源)、三维地壳分层速度结构(传播途径、介质)和局部场地条件(覆盖层、地表起伏)的影响,用基于格林函数的解析解和有限元模型相结合的简化计算方法来对近场强地震动进行数值模拟,得到以下几点认识:断层附近强地震动在地表表现出集中分布的特征。在断层地表的迹线投影附近，地震动强度最大，距离断层越远，地震动衰减很快，能量分布呈现出条带状的特点。断层破裂对地面的影响在时间上和空间上是不均匀的，不同时刻的地表位移场会发生变化，而且同一时刻地震波三分量在地表的位移场表现为不同的分布规律。对于垂直断层走向的分量和竖向分量，地表位移场峰值处于断层线上，能量向四周扩散;而对于垂直断层走向的分量，地表位移场峰值不在断层线上，而是对称分布于距断层线一定距离的两侧。三分量的结果都能够观察到断层破裂的方向性效应，即破裂传播方向前方的地震动明显比要比后方的要大。断层的破裂机制会对地表地震动产生影响，单侧破裂，双侧破裂机制下的地表位移场峰值所处的位置不同，基本上与初始破裂点的位置相对应。断层划分子源的必要性。不划分子源的断层破裂模型结果显示，由于能量随着断层整体释放而使得地表的位移值更大，这就造成了对地震动的过高估计，所以需要在一个破裂面上划分了源散射能量才能使得模拟结果与实际情况更为接近。