活動斷層的地震地表永久位移研究

劉艷瓊

（中國地震局工程力學(xué)研究所，哈爾濱150080）

中國地震局工程力學(xué)研究所2013屆博士論文摘要（Ⅱ）

活動斷層的地震地表永久位移研究

劉艷瓊

（中國地震局工程力學(xué)研究所，哈爾濱150080）

（3）某區(qū)域內(nèi)活動構(gòu)造發(fā)生地震有一定的規(guī)律性。文中比較分析了現(xiàn)今常用地震發(fā)生模型的方法及其適宜性。借鑒以往研究成果，提出了指定活動斷層的地震發(fā)生模型選定的方法和步驟。聯(lián)合歷史地震和探槽確定的古地震增補(bǔ)的地震序列，給出了幾條斷裂的特征地震，即：鮮水河斷裂帶上M≥7．0地震平均復(fù)發(fā)間隔為41年，特征地震震級為7；小江斷裂帶上M≥7．0地震平均復(fù)發(fā)間隔為58年，特征地震震級為7。

（4）聯(lián)合構(gòu)造應(yīng)力作用下地殼運(yùn)動動力學(xué)的模擬結(jié)果和斷層的特征地震發(fā)生模型，可以估計(jì)斷層未來一段時間內(nèi)的地震危險性。地震引起的地表位移評估方法分近斷層場地和遠(yuǎn)離斷層場地2部分來處理。①近斷層場地采用了基于Cornell地震動框架的地表永久位移的概率分析方法和設(shè)定地震分析方法，其中考慮了震級-破裂尺度關(guān)系、永久位移分布模式和位移衰減模型。統(tǒng)計(jì)了汶川地震中沿?cái)嗔训挠谰梦灰品植迹撟C了永久位移分布模式的適用性。

近年來的汶川地震、集集地震、昆侖山口地震、土爾其伊茲米特地震等都引起了大規(guī)模的地表破裂，其可能對道路、橋梁、隧道、大壩、輸油（氣）管網(wǎng)、通訊電纜等大型工程造成嚴(yán)重破壞，導(dǎo)致巨大資產(chǎn)損失。因此，活動斷層的地震地表破裂研究已經(jīng)成為巖土地震工程中關(guān)注的焦點(diǎn)課題之一，地表永久位移的分布特征研究對防震減災(zāi)具有十分重要的工程意義和理論價值。本文所做的主要工作如下：

（1）首先剖析了地震發(fā)生的機(jī)理和發(fā)生過程。認(rèn)為地震發(fā)生的物理過程可以描述為斷層及其分割的地塊組成的不穩(wěn)定系統(tǒng)，在地質(zhì)作用下發(fā)生的局部失穩(wěn)過程或界面材料破壞的過程，并從數(shù)學(xué)、力學(xué)等理論角度作了描述。

（2）構(gòu)造應(yīng)力與強(qiáng)震活動具有密切聯(lián)系。文中綜述了GPS在地球動力學(xué)研究中的應(yīng)用和成果，介紹了我國大陸及周邊動力學(xué)環(huán)境。在此基礎(chǔ)上，選擇鮮水河斷裂帶、龍門山斷裂帶和東昆侖斷裂帶及其分割的活動地塊作為研究對象，應(yīng)用地殼運(yùn)動動力學(xué)模擬了研究區(qū)域內(nèi)應(yīng)用上述方法分析了鮮水河斷裂帶上的最大永久位移，得到其近場的最大永久位移估值。②對于遠(yuǎn)離斷層場地，提出了基于Mindlin解的地震地表永久位移估計(jì)方法，并以鮮水河斷裂為例，對活動斷層有限范圍內(nèi)的地表位移場進(jìn)行了數(shù)值模擬。結(jié)果顯示，在震中距為26 km處的場址處，位移分布已比較均勻，且相對平緩，3個方向相距100 m的相對位移分別為1 cm、1 cm和2 cm。

總之，本文剖析了地震發(fā)生的物理過程，對斷層附近的地震、地震地質(zhì)、構(gòu)造應(yīng)力、GPS觀測數(shù)據(jù)等進(jìn)行綜合分析，應(yīng)用地殼運(yùn)動動力學(xué)模擬估計(jì)了發(fā)震的敏感部位；依據(jù)歷史地震、現(xiàn)代地震和古地震的統(tǒng)計(jì)關(guān)系，確定地震發(fā)生模型，估計(jì)了斷層在未來一段時間內(nèi)的地震危險性，進(jìn)而評估了活動斷層地震地表破裂永久位移。以大崗山水壩工程為應(yīng)用背景進(jìn)行了實(shí)例驗(yàn)證，提出了一套應(yīng)用于工程地震的活動斷層地震地表破裂永久位移的評估體系。

活動斷層；地表永久位移；地殼運(yùn)動動力學(xué)；古地震；地震危險性

（作者電子信箱，劉艷瓊：yanqiong-liu＠163．com）

P315．9；

A；

10．3969／j．issn．0235-4975．2014．04．011的最近3次破壞性地震昆侖山口地震、汶川地震、玉樹地震發(fā)生前后的斷層-活動地塊的運(yùn)動狀態(tài)。結(jié)果表明，應(yīng)力、應(yīng)變、位移狀態(tài)與地震發(fā)生可能存在一定的聯(lián)系，初步推斷研究區(qū)域內(nèi)未來可能發(fā)生強(qiáng)震的地段為鮮水河斷裂帶西北段、映秀—北川斷裂的西南段和東北段。