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1)中國(guó)地震局工程力學(xué)研究所，哈爾濱 150080 2)防災(zāi)科技學(xué)院，燕郊 065201

地震動(dòng)輸入場(chǎng)的確定一直是工程地震學(xué)界的主要研究?jī)?nèi)容之一，而除了發(fā)震斷層的震源效應(yīng)和地震動(dòng)衰減規(guī)律影響著地震動(dòng)輸入場(chǎng)的確定以外，局部場(chǎng)地條件也是一個(gè)非常重要的影響因素。局部場(chǎng)地條件包括局部地基土、局部地形和局部構(gòu)造，而局部斷層構(gòu)造對(duì)地震動(dòng)輸入場(chǎng)的研究國(guó)內(nèi)外意見(jiàn)還不統(tǒng)一。

“九五”、“十五”期間在中國(guó)西南的重點(diǎn)監(jiān)視防御區(qū)的鮮水河斷裂帶、安寧河斷裂帶周邊布設(shè)了大量臺(tái)站，盡管自臺(tái)站建設(shè)以來(lái)，這些區(qū)域的活斷層還沒(méi)有發(fā)生大規(guī)模的強(qiáng)震，但是處于其周邊的龍門(mén)山斷裂帶上的汶川地震的發(fā)生，使這一地區(qū)的強(qiáng)震臺(tái)站獲得的記錄對(duì)于研究非發(fā)震斷層對(duì)場(chǎng)地地震動(dòng)的影響提供了依據(jù)。

本文以汶川地震中的非發(fā)震斷層鮮水河斷裂帶、安寧河斷裂帶、渭河斷裂帶周邊所獲取的加速度記錄為依據(jù)，研究了這些記錄在峰值、頻譜之間的差異，并通過(guò)這些地區(qū)的局部場(chǎng)地條件差異進(jìn)行了合理解釋?zhuān)诖嘶A(chǔ)上通過(guò)數(shù)值試驗(yàn)的方法，利用二維動(dòng)力有限元對(duì)這幾個(gè)地區(qū)的地面運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了模擬，對(duì)出現(xiàn)這一地區(qū)地面運(yùn)動(dòng)差異的機(jī)理進(jìn)行了解釋?zhuān)⒕蛿鄬訁?shù)對(duì)場(chǎng)地地震動(dòng)影響方面進(jìn)行了大量工作，得到了若干結(jié)論。

通過(guò)西昌地區(qū)地震動(dòng)記錄差異性結(jié)果揭示了由深部斷層構(gòu)造所控制的斷陷盆地對(duì)地震動(dòng)影響顯著;通過(guò)對(duì)寶雞地區(qū)地震動(dòng)記錄差異性結(jié)果揭示了由斷層控制的斷陷盆地及斷層陡坎地形對(duì)地震動(dòng)影響顯著;通過(guò)對(duì)石棉地區(qū)地震動(dòng)記錄差異性結(jié)果揭示了非發(fā)震斷層中的上下盤(pán)地震動(dòng)的差異，指出了上下盤(pán)效應(yīng)不僅僅存在于波源問(wèn)題中，也存在于散射問(wèn)題中;通過(guò)對(duì)石棉地區(qū)一次近場(chǎng)余震的地震動(dòng)記錄差異性結(jié)果揭示了近垂直斷層對(duì)斜入射的地震波具有阻隔作用。

通過(guò)模型計(jì)算揭示了以斷層破碎帶為表征的斷層的各種參數(shù)對(duì)場(chǎng)地地震動(dòng)的影響，研究結(jié)果表明:斷層低速度破碎帶的存在產(chǎn)生了大量的轉(zhuǎn)換波，包括Love面波;介質(zhì)波速差異較大時(shí)(3倍以上)斷層破碎帶中產(chǎn)生了斷層陷波;斷層低速度破碎帶的存在使輸入場(chǎng)地恒定的能量出現(xiàn)向低速度帶中集聚的特點(diǎn);隨著破碎帶寬度的增大，這種集聚效應(yīng)也增大;傾滑斷層破碎帶模型對(duì)場(chǎng)地地震動(dòng)影響分析表明，除震源問(wèn)題中存在上下盤(pán)效應(yīng)以外，散射問(wèn)題中也存在上下盤(pán)效應(yīng)，且隨著斷層傾角變小，上下盤(pán)效應(yīng)越來(lái)越明顯;豎向斷層破碎帶能阻隔斜入射地震波，在入射角所指向的一側(cè)地面運(yùn)動(dòng)要更小，且隨著入射角度增加，這種阻隔效應(yīng)更明顯。

通過(guò)對(duì)變寬度和變介質(zhì)波速模型研究表明，斷層場(chǎng)地對(duì)地震動(dòng)的放大效應(yīng)是與頻率相關(guān)的，模型放大效應(yīng)對(duì)輸入不同頻段地震動(dòng)具有選擇性，寬度較窄的模型和介質(zhì)波速較高的模型對(duì)頻率較高的地震動(dòng)放大顯著，而寬度較寬的模型和介質(zhì)波速較低的模型對(duì)頻率較低的地震動(dòng)放大顯著，這說(shuō)明放大效應(yīng)與由介質(zhì)波速和破碎帶寬度決定的場(chǎng)地卓越頻率有關(guān)，破碎帶寬度越寬，波速越低，則場(chǎng)地卓越頻率越低，所對(duì)應(yīng)的主要放大頻段的頻率就越低。

通過(guò)對(duì)有覆蓋層斷層場(chǎng)地的地面運(yùn)動(dòng)規(guī)律的分析表明:隨著深度的增大，主運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)換運(yùn)動(dòng)分量在整體上逐漸變小，且振動(dòng)頻率越來(lái)越低，主運(yùn)動(dòng)分量在大約70m深度后達(dá)到趨于平穩(wěn)的常值，這一數(shù)據(jù)可以界定為場(chǎng)地的影響范圍;覆蓋層厚度越大，對(duì)水平向地表峰值的影響范圍越大，地震動(dòng)能量越分散，但地震動(dòng)隨深度衰減越快，地震動(dòng)影響深度越小;覆蓋層傾滑斷層場(chǎng)地也顯示出較強(qiáng)的上下盤(pán)效應(yīng)，隨著覆蓋層厚度增大，上下盤(pán)效應(yīng)趨于不明顯;一定埋藏深度的斷層場(chǎng)地地震動(dòng)要明顯小于未埋藏的斷層場(chǎng)地，一定厚度的覆蓋層對(duì)地震動(dòng)有阻隔作用，但當(dāng)覆蓋層達(dá)到一定厚度后這種效應(yīng)將不再增大，即隨埋藏深度增大，這種對(duì)地震動(dòng)的隔離效率變低。

非發(fā)震斷層;斷陷盆地;斷層陡坎;陷波;上下盤(pán)效應(yīng);頻率相關(guān);斜入射;覆蓋層