芦山余震震源参数及场地特征反演

摘要

2013年4月20日四川省芦山县发生的MS7.0级地震是继汶川地震之后我国大陆又一次破坏性地震，主震之后余震活动频繁，我国数字强震动台网获得了大量的强余震记录，为确定震源参数、品质因子及台站场地反应提供了基础数据。本文选取30个中小震级余震的15个强震动台站记录的179组加速度记录，选择其中一个余震作为参考事件，基于广义反演方法分离了芦山强余震记录震源、场地及传播路径影响。论文主要工作如下:
　　(1)根据反演得到的位移震源谱采用网格搜索方法确定了余震震源参数，包括地震矩、矩震级、拐角频率、震源半径、应力降、地震波能量、视应力，并对震源参数进行回归分析。地震矩M0近似与fc3成反比，M0fc3的平均值为1.73×1023dyne·cm·s-3，相应的平均应力降为3.14MPa，略低于汶川地震较大余震的平均等效应力降;芦山余震应力降主要分布于1.0～10.0MPa范围，应力降与震级及震源深度均没有明显的相关性，主震断层面凹凸体(asperity)与障碍体（barrier）交界处应力降普遍较大;地震波能量Es与地震矩M0平均比值为3.01×10-12，视应力与应力降正相关，应力降越大单位地震矩辐射的地震波能量越高;拟合面波震级与矩震级关系，小震矩震级略高于面波震级，中等地震矩震级略低于面波震级。
　　(2)本文研究区域0.5～20Hz频率段内品质因子为Q(f)=31.867f1.0375，与尾波归一化方法确定的品质因子Q(f)=26.76f0.9924较为一致，地震波衰减迅速，明显低于四川其它地区品质因子。本文反演的品质因子结果稳定可靠，剪切波速及几何扩散指数不确定性对反演结果的影响可忽略。
　　(3)比较广义反演方法确定的15个台站场地反应与水平/垂直谱比法(HVSR)及一维等效线性化理论方法(1-D)的结果表明，场地反应峰值频率较为一致但反应幅值有较大差异，HVSR和1-D方法均低估场地反应，地形复杂地区地形效应对地震动影响起主导作用，VS30的影响处于此要地位;利用台站余震记录确定了台站场地平均κ值并估计了场地覆盖层厚度，覆盖层厚度与平均场地反应有较好的相关性;分别利用余震强震(PGA＞100cm/s2)及主震强震记录（PGA＞PGA阈值）确定相应的场地反应，芦山地震中大多数强震记录的场地反应均出现明显非线性，与弱震记录的场地反应比较，余震强震记录的场地反应明显增大而主震强震记录的场地反应低频段一致高频段减小。
　　本文结果为地震动模拟、地震危险性分析、地震动预测方程及地震区划等方面的研究提供有用信息。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 选题背景

1．2 研究意义

1．3 广义反演方法的研究进展

1．3．1 国外研究进展

1．3．2 国内研究进展

1．4 本文主要工作

第二章 广义反演方法及数据处理

2．1 引言

2．2 广义反演方法

2．3 数据选择及处理

2．3．1 强余震记录介绍

2．3．2 数据选择

2．3．3 数据处理

2．4 选取参考事件

2．5 本章小结

第三章 余震震源参数

3．1 引言

3．2 位移震源谱

3．3 网格搜索方法确定震源参数

3．3．1 地震矩与拐角频率

3．3．2 震源半径与应力降

3．3．3 地震波能量与视应力

3．3．4 面波震级与矩震级关系

3．4 Anderson方法确定震源参数

3．5 本章小结

第四章 品质因子

4．1 引言

4．2 品质因子

4．3 计算结果稳定性及不确定性分析

4．4 B组台站区域品质因子

4．5 本章小结

第五章 场地反应

5．1 引言

5．2 场地反应比较分析

5．2．1 与水平／垂直谱比法比较

5．2．2 与一维理论方法结果比较

5．3 地质条件和地形影响

5．3．1 地形影响

5．3．2 地质条件的影响

5．4 k值与覆盖层厚度

5．4．1 k值简介

5．4．2 覆盖层厚度与场地反应关系

5．5 场地非线性反应

5．5．1 场地非线性反应介绍

5．5．2 余震强震记录的场地反应

5．5．3 余震记录幅值谱合成

5．5．4 主震记录的场地反应

5．6 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

附表

附图

参考文献

致谢

作者简介

攻读硕士期间发表的文章

攻读硕士期间参与的科研项目