近断层作用下盆地倾角对地震效应的影响规律研究

近断层作用下盆地倾角对地震效应的影响规律研究

郑毅

沈阳建筑大学土木学院辽宁沈阳110168

摘要：本文根据以往学者的研究成果，采用无限元人工边界，在ABAQUS软件中建立了二维基岩弹性介质的自由场模型和不同盆地倾角的二维梯形盆地模型，盆地倾角的选取分别为25°、45°和60°，就盆地倾角对近断层作用下的地震效应影响规律进行研究，得出了如下结论：盆地内部的PGA对比不考虑盆地的自由场模型，存在明显的放大作用；水平PGA在盆地边缘放大作用强，竖向PGA在盆地中心和盆地边缘放大作用强；当盆地的深度一定时，盆地中心的水平PGA在盆地倾角为45°时放大作用最强；盆地中心的竖向PGA在盆地倾角为60°时放大作用最强。

关键词：近断层；无限元人工边界；盆地倾角

近断层地震会造成严重的地震灾害，给人类社会带来巨大的人员伤亡和财产损失。近场地震受到地震震源、地球介质、场地条件的共同影响，地震观测记录表明，沉积盆地会对盆地内的地震动产生放大作用。影响盆地地震效应的因素有多种，盆地的几何特征和沉积层与基岩的阻抗比等都会影响盆地对地震波的放大。本文通过建立不考虑盆地时的自由场模型和几组不同盆地倾角的盆地模型，研究盆地倾角对近断层作用下的地震效应的影响规律。

1.建立模型

本文共建立4组模型，包括自由场模型和三组不同盆地倾角的盆地模型。模型的长度为30km，深度15km，其中盆地的宽度为12km，盆地深度为1.2km，盆地倾角分为25°、45°和60°三种情形。底部边界和左侧、右侧边界均设置无限元人工边界。

模型一为自由场模型，材料为基岩，剪切波速为3000m/s，密度为2500kg/m3。网格尺寸为30m。模型二到模型四分别为盆地倾角25°、45°和60°的盆地模型。盆地内沉积层的剪切波速为1000m/s，密度1800kg/m3，用10m的网格离散；盆地外部基岩的剪切波速为3000m/s，密度为2500kg/m3，用30m的网格离散。计算的时间步长为0.005s，计算时间30s。

2.震源的设定

震源为深度10公里，矩震级5.8级的逆断层，断层倾角为45°，断层双侧破裂。地震矩为5.62×1024dyne-cm。

震源时间函数采用Brune[1]（1970），Beresnev[2]（2001）的研究成果。

（3.3）

输出盆地附近A-O共15点的加速度，时间步长为0.005s，计算总时间为30s。

3.结论

本文为了研究梯形盆地的倾角对地震动的影响，建立了三组盆地模型和一个自由场模型，考虑盆地深度为1.2km时盆地倾角对地震放大作用的影响。本章选取了盆地附近15个点，各点间距1km，输出水平加速度和竖向加速度，得出各组模型的地面峰值加速度进行对比。

图1地面峰值加速度

得到以下结论：

（1）盆地内部的PGA对比不考虑盆地的自由场模型，存在明显的放大作用。

（2）水平PGA在盆地边缘放大作用较强，竖向PGA在盆地中心和盆地边缘放大作用较强。

（3）盆地中心的水平PGA在盆地倾角为45°时放大作用最强，盆地中心的竖向PGA在盆地倾角为60°时放大作用最强。

参考文献：

[1]BruneJN.Tectonicstressandthespectraofseismicshearwavesfromearthquakes[J].JournalofGeophysicalResearch，1970，75（26）：4997-5009.

[2]BeresnevIA.Whatwecanandcannotlearnaboutearthquakesourcesfromthespectraofseismicwaves[J].Bull.Seism.Soc.Am.，2001，91：397-400.

作者简介：

郑毅，男，汉族，1993年10月生，沈阳建筑大学土木学院在读研究生。