斷層破裂面傾角變化對斷陷盆地強(qiáng)地面運(yùn)動(dòng)的影響

張冬麗，徐錫偉，張獻(xiàn)兵，柴熾章，張 偉

1 中國地震局地質(zhì)研究所 活動(dòng)構(gòu)造與火山實(shí)驗(yàn)室，北京 100029

2 北京大學(xué) 地球與空間科學(xué)學(xué)院，北京 100871

3 寧夏回族自治區(qū)地震局，銀川 750001

4 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 地球和空間科學(xué)學(xué)院，合肥 230026

1 引 言

地震事件中，斷層破裂方式、滑動(dòng)方向，以及破裂面的幾何形狀、展布方向、產(chǎn)狀（傾角大小）等是影響近斷層強(qiáng)地面運(yùn)動(dòng)的主要震源參數(shù)，地殼的三維速度結(jié)構(gòu)作為地震波的傳播途徑，也是影響強(qiáng)地震動(dòng)地表分布的主要因素之一［1－2］.目前，研究人員主要通過數(shù)字觀測網(wǎng)絡(luò)的地震記錄、震害調(diào)查和理論技術(shù)的綜合［3－6］進(jìn)行震源破裂方式的反演研究和探索，以求更加詳細(xì)地確定地震發(fā)生時(shí)斷層的破裂規(guī)模和活動(dòng)方式.近幾十年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和數(shù)值模擬方法的逐漸成熟，針對震源參數(shù)和強(qiáng)地面運(yùn)動(dòng)特征之間關(guān)系的模擬試驗(yàn)和理論研究也逐步深入，從不同角度分析斷層破裂方式、滑動(dòng)方向、傾角大小等因素對近斷層強(qiáng)地面運(yùn)動(dòng)特征的影響和地震破壞程度［2，7－10］.

對于發(fā)育有多條斷層的斷陷盆地，斷層的活動(dòng)方式、活動(dòng)性與盆地的演化和歷史形成往往密不可分，因此，斷層活動(dòng)與盆地?cái)嗔堰吔绲墓餐饔脤ε璧貎?nèi)強(qiáng)地面運(yùn)動(dòng)的影響更為特殊［11－13］，有研究表明：一方面，斷層的規(guī)模、滑動(dòng)方向和斷層破裂面傾角影響了近斷層強(qiáng)地面運(yùn)動(dòng)的分布形態(tài)［2］，另一方面，盆地邊界斷裂對地表地震動(dòng)的分布也具有一定的影響甚至是控制作用，而且盆地內(nèi)強(qiáng)地震動(dòng)的幅值也會(huì)受到盆地內(nèi)較厚第四紀(jì)沉積土層放大作用的影響［11］.我國中西部地區(qū)是地震多發(fā)區(qū)，而且人口聚集的城市大都位于大型沉積盆地中，與盆地相關(guān)的斷裂活動(dòng)對這些城市的發(fā)展構(gòu)成了潛在威脅，因此考慮真實(shí)盆地結(jié)構(gòu)和斷層破裂機(jī)制的數(shù)值模擬研究是預(yù)測盆地內(nèi)強(qiáng)地震動(dòng)的基本方法和手段之一.但是位于盆地內(nèi)的隱伏斷裂產(chǎn)狀往往是通過物探等方法得出，存在一定的不確定性，因此本文選擇位于我國地震多發(fā)區(qū)的寧夏回族自治區(qū)省會(huì)銀川市及周邊作為研究區(qū)域，以穿越銀川市的隱伏活動(dòng)斷層之一——銀川斷層南段作為目標(biāo)斷層，模擬地震發(fā)生時(shí)，斷層破裂面傾角變化引起的盆地內(nèi)強(qiáng)地面運(yùn)動(dòng)分布，深入探討不同傾角情況下，受到盆地邊緣斷裂影響的近斷層強(qiáng)地面運(yùn)動(dòng)分布特征及強(qiáng)度變化，為隱伏斷層發(fā)生地震時(shí)造成的震害預(yù)測提供依據(jù).

2 銀川斷陷盆地三維物理模型及震源模型

2.1 銀川斷陷盆地地質(zhì)特征概述

銀川斷陷盆地是一整體呈北30°東方向展布的新生代斷陷盆地［14］（圖1a）.在盆地內(nèi)近東西剖面上呈現(xiàn)為地塹式的斷階狀下落，在近南北向剖面上，銀川市附近為沉降最深部位，向南北兩端遞減.測井、地震勘探及人工地震反射等探測表明［15－19］，銀川盆地內(nèi)部的沉積厚度巨大，地表至3000m深度發(fā)育奧陶系、第三系和第四系地層，盆地軸部第四系沉積厚度約1800～2100m.在銀川盆地內(nèi)發(fā)育的4條規(guī)模較大的NNE向正斷層中［14］，黃河斷裂和賀蘭山東麓斷裂發(fā)育在盆地的東西兩側(cè)邊界，分別為盆地與鄂爾多斯西緣褶皺帶和賀蘭山斷隆的分界；銀川斷層和蘆花臺(tái)斷層存在于盆地內(nèi)部，呈隱伏狀態(tài)［14－15，19］.由于盆地受東、西兩側(cè)黃河斷裂和賀蘭山東麓斷裂發(fā)育的影響，整個(gè)盆地呈現(xiàn)“西陡東緩”的總趨勢.（圖1b）.

圖1 銀川盆地及鄰近地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造略圖（a）銀川盆地和鄰區(qū)的斷裂分布及第四系殘余厚度圖，圖中斷裂分布及第四系殘余厚度資料均來源于銀川市活動(dòng)斷層探測成果［19］；圖中的剖面線A－B為中原石油勘探局于2001年獲得的橫跨銀川市的地震探測剖面［15］；藍(lán)色虛線長方形框?yàn)楸疚牡挠?jì)算區(qū)域.（b）二維盆地剖面，根據(jù)中原石油勘探局于2001年獲得的地震探測剖面［15］修改.Fig.1 Geological structure of Yinchuan basin and its adjacent region（a）Map of Faults and the residual thickness of Quaternary in Yinchuan Basin and its adjacent region.Data are from achievements of Earthquake Active Fault Surveying in Yinchuan（Chai et al.，2011）.The seismic detection section A－B had been done by Zhongyuan Petroleum Exploration Administration in 2001（Yan et al.，2002）.The blue rectangle is computing region in the paper.（b）The twodimensional section of Yinchuan Basin obtained by Zhongyuan Petroleum Exploration Administration had been modified in this paper（Yan et al.，2002）.

本文所關(guān)注的銀川隱伏斷層南段為銀川隱伏斷層的其中一段，最新活動(dòng)時(shí)代為晚更新世末期［19］，雖然在活動(dòng)性上略弱于銀川隱伏斷層的北段，但由于該段斷層縱穿銀川市東部地區(qū)，一旦發(fā)生地震，對于銀川市區(qū)及周邊地區(qū)的危害程度不可估計(jì).丁國瑜等［20］通過對銀川隱伏斷層與賀蘭山東麓斷層的相互結(jié)構(gòu)研究也表明，銀川隱伏斷層在地貌上基本沒有顯示，與賀蘭山東麓斷裂在地表呈平行展布，相距27km，但在下延至19～20km深處與賀蘭山東麓斷裂相交，1739年銀川—平羅8級地震的發(fā)震主斷層是賀蘭山東麓斷裂，銀川斷層雖然不是此次地震的發(fā)震主斷層，但被牽動(dòng)并參與了活動(dòng)，因此1739年地震是這兩條共軛斷層共同作用的結(jié)果［19，21］.并且由于銀川斷層發(fā)育在盆地中部厚度較大的松散地層中，對地表建筑物的破壞和地面變形勢必起到了重要所用［13，21］.因此預(yù)測并評價(jià)該斷層對于該盆地內(nèi)的強(qiáng)地面運(yùn)動(dòng)的分布特征具有一定的重要意義.

2.2 三維物理模型

建立銀川斷陷盆地三維物理模型，首先需要對已有地震地質(zhì)資料、地質(zhì)剖面及淺層人工勘探資料及鉆孔剖面［14－19］進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和整合，以探測獲得的以剪切波速為傳播介質(zhì)分層的主要依據(jù)，然后通過相鄰介質(zhì)分層界面在深度上逐層疊加的方法［22］得到以第四系為主體的三維物理模型（圖2），在總結(jié)以往探測資料的基礎(chǔ)上［14－19］，賦予模型中各介質(zhì)層的物理參數(shù)（表1）.銀川斷陷盆地三維物理模型以銀川市為中心，包含銀川市和銀川隱伏斷層南段在內(nèi)，東西85km，南北60km，考慮地表的地形變化及斷層下限深度，模型在深度方向上取20～25km.根據(jù)銀川市及鄰區(qū)的深、淺部地震探測資料，可以在盆地內(nèi)部自地表向下區(qū)分出11個(gè)波速反射層：T01－T07為第四系內(nèi)的反射標(biāo)志層，TQ對應(yīng)于第四系底界面形成的反射層，TN2、TN1和TE分別對應(yīng)于第三系上新統(tǒng)、中新統(tǒng)和漸新統(tǒng)地層，最下層為深反射層TG.由于第四系內(nèi)的反射層較為密集，故根據(jù)層間厚度，在第四系中僅T01、T04、T06和TQ四個(gè)標(biāo)志性反射層參與模擬計(jì)算.

圖2 銀川斷陷盆地三維物理模型圖中斷層名稱：F1：黃河斷裂；F2：銀川斷裂；F3：蘆花臺(tái)斷裂；F4：賀蘭山東麓斷裂.Fig.2 3Dphysical model of Yinchuan Basin Name of Faults in figure：F1Huanghe Fault，F(xiàn)2Yinchuan buried Fault，F(xiàn)3Luhuatai Fault，F(xiàn)4the Eastern Helanshan Fault.

在本數(shù)值模擬試驗(yàn)中，介質(zhì)對應(yīng)的P波或S波波速、泊松比和阻尼比、Q值等根據(jù)搜集到的地震探測資料、鉆孔剖面的波速測試資料和巖性描述及地區(qū)經(jīng)驗(yàn)綜合確定［14－19］.表1列出了各反射層的物理參數(shù).數(shù)值模擬精度被限定在1Hz以內(nèi)的低頻段，根據(jù)空間步距Δ應(yīng)滿足波動(dòng)數(shù)值模擬的精度要求，即在有意義的波長內(nèi)應(yīng)包含足夠數(shù)目的Δ，一般不應(yīng)小于6～10個(gè).故離散網(wǎng)格的最小步距為50m，最大步距為200m.

表1 銀川盆地三維物理模型的介質(zhì)參數(shù)［14－19］Table 1 Parameters of three dimension physical model of Yinchuan Basin［14－19］

2.3 有限斷層震源模型

基于銀川隱伏斷層南段的地震危險(xiǎn)性評價(jià)結(jié)果［19］，設(shè)定的銀川隱伏斷層南段的特征地震震級為Mw6.5，根據(jù)地震矩和震級的經(jīng)驗(yàn)公式［23］，可估算出對應(yīng)的地震矩為6.3×1025dyne·cm.根據(jù)地震震級、地震矩、斷層破裂幾何參數(shù)、斷層面上的滑動(dòng)量 分布等震源參數(shù)之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系［23－25］，可以確定銀川隱伏斷層的震源破裂面的幾何參數(shù)、凹凸體個(gè)數(shù)及分布位置、滑動(dòng)量等震源參數(shù)，如表2中所示.

表2 銀川斷層南段有限震源參數(shù)的確定Table 2 Source parameters on the southern segment of Yinchuan buried fault

根據(jù)表2所確定的銀川隱伏斷層南段的震源參數(shù)，可建立本文的有限斷層模型，如圖3所示：銀川隱伏斷層南段的破裂面上沿距地表10km，沿?cái)鄬幼呦虻拈L度為30km，沿下傾方向?qū)?2km.在該有限斷層震源模型中，斷層破裂面被劃分為1440個(gè)子源，子源尺寸為500m×500m；根據(jù)傾滑斷層情況下，斷層面上凹凸體個(gè)數(shù)與矩震級和斷層長度的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系［25］，在銀川斷層南段破裂面上可設(shè)定兩個(gè)凹凸體，最大凹凸體（Asp.1）靠近斷層北端，沿?cái)鄬幼呦蜷L10km，沿下傾方向?qū)?km，凹凸體中心距斷層北端9km，距斷層下界6km，平均滑動(dòng)量為135cm；最小凹凸體（Asp.2）位于斷層南端，面積大約為20km2，平均滑動(dòng)量為118cm；背景區(qū)的平均滑動(dòng)量為62cm.依照地震對目標(biāo)城市最不利的原則，本次數(shù)值試驗(yàn)設(shè)定了單側(cè)破裂模式，破裂起始點(diǎn)（圖中五角星）設(shè)于斷層北端銀川市附近，破裂傳播速度取斷層破裂面所在地層剪切波速的80%～85%［23］，以2400m／s的速度自北向南傳播.

圖3 銀川隱伏斷層南段震源模型及破裂傳播示意圖Fig.3 Source model of the Yinchan buried fault and rupture propagation on the rupture surface

位于銀川斷層南段的板橋鎮(zhèn)聯(lián)合地質(zhì)剖面測得斷層傾角為66°，走向NE12°，傾向西［19］.故在本研究的數(shù)值模擬試驗(yàn)中，銀川斷層南段的真實(shí)傾角取66°，同時(shí)考慮到物探結(jié)果的不確定性和地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，假設(shè)該斷層破裂面的傾角由緩到陡傾變化的六種情況（依次為30°、45°、60°、66°、75°、85°）進(jìn)行強(qiáng)地震動(dòng)數(shù)值模擬和對比分析.當(dāng)然，對應(yīng)于銀川斷層南段不同傾角的破裂起始點(diǎn)深度（震源深度）也有差別（表3），需要說明的是，隨著斷層傾角由緩至深的變化，破裂起始點(diǎn)的位置在地表的投影有逐漸向銀川隱伏斷層南段靠近的趨勢.

表3 在不同斷層破裂面傾角情況下銀川隱伏斷層南段破裂起始點(diǎn)的深度一覽表Table 3 The focal depth of Yincuan buried fault in case of different dips

3 斷層破裂面傾角變化引起的斷陷盆地內(nèi)強(qiáng)地面運(yùn)動(dòng)分布

本文強(qiáng)地面運(yùn)動(dòng)的數(shù)值模擬采用張偉等［26］改進(jìn)的有限差分法——牽引力鏡像法.在牽引力鏡像法中，基于貼體網(wǎng)格技術(shù)和同位網(wǎng)格的有限差分方法可以較好地解決復(fù)雜地形情況下的SH波、P－SV波和三維地震波傳播問題的模擬，并且已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了與并行技術(shù)的有機(jī)結(jié)合.該方法已在新西蘭惠靈頓地區(qū) Wellington斷層 Wellington－Hutt Valley段的滑動(dòng)破裂導(dǎo)致的強(qiáng)地面運(yùn)動(dòng)模擬研究中得到了成功的運(yùn)用［26］，其與并行技術(shù)的集成也在十五活斷層項(xiàng)目中運(yùn)用于銀川等地區(qū)的地面運(yùn)動(dòng)模擬與地震危害性評價(jià)研究［13］和汶川地震的數(shù)值模擬研究中［27］.

通過對銀川斷層南段的破裂面在不同傾角情況下發(fā)生Mw6.5級特征地震時(shí)的強(qiáng)地面運(yùn)動(dòng)數(shù)值模擬，可獲得銀川盆地地表三分向峰值速度分布圖像（圖4）.從強(qiáng)地震動(dòng)峰值速度的東西分量（EW Component）、南北分量（NS Component）和豎向分量（UD Component）在不同破裂面傾角情況下的地表分布可以看出，在盆地外圍基巖地區(qū)，地表速度峰值很小或幾乎為零，而在盆地內(nèi)部，隨著斷層產(chǎn)狀的改變和震源深度的增大，斷層附近強(qiáng)地面運(yùn)動(dòng)的分布形態(tài)受到盆地內(nèi)圍限斷層—蘆花臺(tái)斷層的影響愈加明顯，由于蘆花臺(tái)斷層位于發(fā)震斷層的上盤且產(chǎn)狀陡傾，其對于盆地內(nèi)地震動(dòng)強(qiáng)度分布及反射作用的影響非常顯著.

（1）峰值速度的東西向分量（EW Component）分布規(guī)律：在斷層破裂面傾角較小時(shí)（30°），強(qiáng)地面運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)為一個(gè)強(qiáng)地震動(dòng)集中區(qū)，位于斷層上盤并沿?cái)鄬幼呦蚍较蛘共迹藭r(shí)強(qiáng)地面運(yùn)動(dòng)主要受到發(fā)震斷層產(chǎn)狀的控制；隨著斷層破裂面傾角自45°增大至66°，強(qiáng)地震動(dòng)集中區(qū)由斷層上盤向靠近發(fā)震斷層的方向移動(dòng)，逐漸形成兩個(gè)強(qiáng)度明顯不同的地震動(dòng)集中區(qū)，且靠近蘆花臺(tái)斷層（F3）的地震動(dòng)集中區(qū)強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)甚至大于銀川隱伏斷層（F2）附近的強(qiáng)度，說明在此角度范圍內(nèi)，由于蘆花臺(tái)斷層對盆地內(nèi)強(qiáng)地面運(yùn)動(dòng)的反射作用增強(qiáng)，盆地內(nèi)的強(qiáng)地面運(yùn)動(dòng)被圍限在銀川隱伏斷層和蘆花臺(tái)斷層之間的區(qū)域內(nèi).當(dāng)斷層破裂面傾角繼續(xù)增大趨近直立時(shí)，盆地內(nèi)的強(qiáng)地面運(yùn)動(dòng)仍舊以發(fā)震斷層的控制作用為主，強(qiáng)地震動(dòng)集中在靠近銀川斷層南段的上盤區(qū)域.

（2）由于地震波南北向分量（NS Component）傳播方式與東西向分量不同，峰值速度的南北向分量在沿發(fā)震斷層走向方向上，反射作用明顯，并且在破裂面傾角大于66°時(shí)，強(qiáng)地面運(yùn)動(dòng)突破了蘆花臺(tái)斷層的圍限作用，盆地西邊界斷裂——賀蘭山東麓斷裂對其的反射作用逐漸增強(qiáng)，反射區(qū)強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)直至大于跨斷層的強(qiáng)地震動(dòng)集中區(qū).

（3）峰值速度豎向分量（UD Component）的地表分布特征隨斷層破裂面傾角的變化較為特殊.圖4的豎向分量分布特征表明，在斷層破裂面傾角小于60°時(shí)，盆地內(nèi)的強(qiáng)地面運(yùn)動(dòng)被圍限在蘆花臺(tái)斷層和銀川斷層之間，其分布特征仍舊以發(fā)震斷層的控制作用為主；但隨著破裂面傾角的增大，豎向地震動(dòng)的傳播突破了蘆花臺(tái)斷層的圍限區(qū)域，并在破裂起始點(diǎn)位置的西側(cè)，受到盆地西邊界賀蘭山東麓斷裂的反射作用，從而在發(fā)震斷層西北方向形成了強(qiáng)度較大的地震反射集中區(qū)，這預(yù)示著地震動(dòng)的豎向分量對遠(yuǎn)離斷層且位于斷層上盤的高柔結(jié)構(gòu)建筑物的破壞要比對斷層附近的建筑破壞嚴(yán)重.

4 討 論

4.1 強(qiáng)地面運(yùn)動(dòng)幅值與斷層破裂面傾角的關(guān)系

事實(shí)上，強(qiáng)地面運(yùn)動(dòng)幅值變化的規(guī)律與斷層破裂面傾角的關(guān)系可以從地震波傳播理論上找到依據(jù).根據(jù)地震波的傳播理論可知，地震動(dòng)自震源發(fā)出，經(jīng)過不同的傳播介質(zhì)到地表反應(yīng)，具有一定的傳播規(guī)律和特征可循［28］.雖然傳播介質(zhì)的各向異性、局部地形的變化會(huì)對強(qiáng)地面運(yùn)動(dòng)的分布產(chǎn)生不同的影響，但在斷層附近地表，強(qiáng)地震動(dòng)的總體分布特征仍舊很大程度上取決于與斷層破裂面的幾何尺寸、產(chǎn)狀、破裂傳播方向、性質(zhì)和滑動(dòng)量等參數(shù)：如傾斜斷層所產(chǎn)生的上盤效應(yīng)和破裂方向性等特征就是一個(gè)很明確的例證［29］.在有限斷層模型中，將斷層破裂面沿長度和寬度方向劃分為若干個(gè)有限點(diǎn)源，對于特定地震，當(dāng)斷層地震矩保持不變，斷層走向、傾伏角已經(jīng)確定時(shí)，地震矩張量及其在地表引起的位移分量是斷層破裂面傾角的函數(shù)［10，28］，并且隨著斷層破裂面傾角的變化，地震矩張量呈現(xiàn)與傾角變化相關(guān)的三角函數(shù)特性.圖5是本文計(jì)算得出的銀川盆地內(nèi)最大的地表峰值加速度（PGA）和峰值速度（PGV）隨斷層破裂面傾角變化的關(guān)系圖，可以看出三個(gè)分量的強(qiáng)度變化曲線都具有類似正弦或余弦波的基本特征.

圖4 不同斷層傾角情況下銀川盆地的地表峰值速度分布圖中斷層名稱：F1：黃河斷裂；F2：銀川隱伏斷層南段；F3：蘆花臺(tái)斷裂；F4：賀蘭山東麓斷裂.Fig.4 PGV distribution in Yinchuan fault basin in case of different dip angles Name of Faults：F1Huanghe Fault，F(xiàn)2Yinchuan buried Fault，F(xiàn)3Luhuatai Fault，F(xiàn)4the Eastern Helanshan Fault.

圖5 峰值加速度（PGA）（a）和峰值速度（PGV）（b）隨斷層破裂面傾角變化曲線Fig.5 Curves of PGA （a）and PGV （b）variation with different fault dips

在盆地內(nèi)的近斷層區(qū)域，地面運(yùn)動(dòng)的地震加速度和地震速度峰值變化與斷層構(gòu)造的南北向展布有關(guān).首先，斷層破裂面傾角在30°～85°范圍內(nèi)，地震動(dòng)的EW分量幅值占絕對優(yōu)勢，大于其它兩個(gè)分量，NS分量次之，UD分量最??；當(dāng)斷層破裂面傾角一定時(shí)，三個(gè)地震動(dòng)分量的幅值大小比例不同.如傾角30°、45°、85°時(shí)，EW分量是NS分量的2～3倍，是UD分量的2～5倍；在傾角為60°、66°時(shí)則兩個(gè)水平分量幅值較為接近，EW分量是NS分量的1～2倍，是UD分量的3～5倍；地震動(dòng)峰值并非隨斷層破裂面傾角的增大線性增大或減小，不同的地震動(dòng)分量有不同的變化規(guī)律.如EW分量的最大值是斷層近乎直立情況下，最低值在66°左右；NS分量的最大值在傾角為60°時(shí)，在斷層破裂面傾角為85°時(shí)最?。籙D分量的最大值在傾角為45°時(shí)，在66°左右時(shí)達(dá)到最小值.

4.2 斷層破裂面傾角變化對斷陷盆地內(nèi)強(qiáng)地面運(yùn)動(dòng)分布的影響

綜合強(qiáng)地面運(yùn)動(dòng)在銀川斷陷盆地地表的分布特征，可以說明斷陷盆地內(nèi)隨著發(fā)震斷層破裂面傾角的不同，盆地內(nèi)其他斷層的圍限對強(qiáng)地面運(yùn)動(dòng)的影響也不同.在緩傾角情況下，強(qiáng)地面運(yùn)動(dòng)分布區(qū)以發(fā)震斷層的控制作用為主，但隨著斷層破裂面傾角的增大，強(qiáng)地面運(yùn)動(dòng)同時(shí)也受到上盤最近的其它斷層阻擋或反射作用的影響和盆地邊界斷裂反射作用的影響.在銀川盆地內(nèi)，發(fā)震斷層與蘆花臺(tái)斷層走向近乎平行時(shí)，地震動(dòng)的東西向分量被限制在兩個(gè)斷層之間的區(qū)域，但地震動(dòng)的南北向分量和豎向分量卻在發(fā)震斷層陡傾角情況下，突破了蘆花臺(tái)斷層的圍限和阻隔，受到盆地西邊界賀蘭山東麓斷裂的反射作用，地震直達(dá)波和反射波在蘆花臺(tái)斷層附近相遇并形成較強(qiáng)的地震動(dòng)集中區(qū)，致使銀川隱伏斷層南段及蘆花臺(tái)斷層附近地區(qū)成為地震發(fā)生時(shí)可能遭受震害較為嚴(yán)重的潛在危險(xiǎn)區(qū).

本文研究結(jié)果表明，斷層破裂面傾角大小是引起地表強(qiáng)地面運(yùn)動(dòng)不同分量差異的主要因素之一，在近斷層附近一定距離范圍內(nèi)的建（構(gòu)）筑物的自身特性受到地震動(dòng)不同分量的影響，所表現(xiàn)出來的地震反應(yīng)也是有區(qū)別的，例如大跨度橋梁、高柔結(jié)構(gòu)等對地震動(dòng)的長周期特性、豎向分量比較敏感等，因此，該分析結(jié)果提醒我們，在斷層附近進(jìn)行建（構(gòu)）筑規(guī)劃、抗震設(shè)防或地震工程設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要考慮不同產(chǎn)狀斷裂構(gòu)造的影響，還要考慮活動(dòng)斷層傾角變化時(shí)不同地震動(dòng)分量對建（構(gòu)）筑物結(jié)構(gòu)和類型的影響作用.

5 結(jié) 論

通過對銀川隱伏斷層南段的破裂面在不同傾角情況下的強(qiáng)地面運(yùn)動(dòng)數(shù)值模擬與結(jié)果分析，銀川盆地內(nèi)的強(qiáng)地面運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度及分布與發(fā)震斷層破裂面傾角變化、盆地內(nèi)其他斷層及邊緣斷裂相互關(guān)系總結(jié)如下：

（1）斷陷盆地內(nèi)發(fā)震斷層破裂面的傾角決定了強(qiáng)地面運(yùn)動(dòng)的分布形態(tài)，但盆地內(nèi)其他斷層的阻隔及邊緣控盆斷裂的反射作用影響了強(qiáng)地震動(dòng)峰值集中區(qū)的分布位置及強(qiáng)度，致使銀川隱伏斷層南段及蘆花臺(tái)斷層附近地區(qū)成為地震發(fā)生時(shí)可能遭受震害較為嚴(yán)重的潛在危險(xiǎn)區(qū).

（2）豎向地震動(dòng)的作用不可忽視.由于盆地西邊界的反射作用，隨發(fā)震斷層破裂面傾角增大而引起的豎向地震動(dòng)強(qiáng)度集中區(qū)遠(yuǎn)離斷層逐漸向西北方向移動(dòng)，預(yù)示著地震動(dòng)的豎向分量對遠(yuǎn)離斷層的高柔結(jié)構(gòu)建筑物的破壞要比對斷層附近的建筑破壞大得多.

（3）對于不同傾角的活動(dòng)斷層，強(qiáng)地震動(dòng)的峰值速度或加速度隨傾角的變化呈現(xiàn)出與三角函數(shù)相關(guān)的波動(dòng)趨勢.對于不同的傾角，強(qiáng)地震動(dòng)三個(gè)分量在地表的分布表現(xiàn)出不同的優(yōu)勢，這對近斷層地表的不同自振周期的建筑物有直接影響.

以上結(jié)論綜合說明，在斷陷盆地內(nèi)進(jìn)行近斷層城市規(guī)劃、地震動(dòng)評價(jià)及工程設(shè)計(jì)時(shí)，對于不同的建筑結(jié)構(gòu)類型，不僅僅要考慮場點(diǎn)與斷層距離的位置及距離，更要綜合評價(jià)發(fā)震斷層破裂面傾角及盆地內(nèi)其他斷層及邊界控盆斷裂對強(qiáng)地震動(dòng)地表分布的影響作用，從而正確評價(jià)該地區(qū)潛在的地震危害性.

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