有限差分方法在强地面运动模拟中的应用

《有限差分方法在强地面运动模拟中的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、中国科学技术大学博士学位论又有限差分方法在强地面运动模拟中的应用作者姓名：学科专业：导师姓名：完成时油InJ：兀瞅HY：朱耿尚固体地球物理学陈晓非教授二零一三年七月七日一令一二，牛七月屯口Ⅲm舢Ⅷ舢删舢Ⅲ舢IIIIJⅢY2590172UniversityofScienceandTechnologyof～C～hinaAdissertationfordoctor’SdegreeStrongGroundMotionSimulationbyFiniteDifferenceMethodAuthor7SName：speciali

2、ty：Supervisor：Finishedtime：GeophysicsProf．XiaofeiChen中国科学技术大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：塑签字日期：中国科学技术大学学位论文授权使用声明作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关规

3、定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入《中国学位论文全文数据库》等有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。签字日期：导师签名：签字日期：p}髟!≤!!!摘要准确模拟地震波在三维复杂介质中的传播过程，对估计强地面运动对地表的破坏过程以及预测地震灾害的严重程度有着重要的意义。在常用的强地面运动模拟数值方法中，有限差分作为一种精确而高效的方法一直被广泛使用。

4、在本文中，将使用曲线网格有限差分方法对地震的强地面运动过程进行模拟。2008年5月12日，四川省汶川县映秀镇发生毁灭性的大地震，此次地震是新中国成立以来破坏力最大的地震对中国造成了极大的人员伤亡和经济损失，受灾地区超过10万平方公里。由于汶川地震位于青藏高原东缘与四川盆地的交汇处，地质构造与地形条件非常复杂，所造成的破坏、影响也是个复杂的过程。精确模拟汶川地震的强地面运动过程对于合理认识汶川地震震源破裂过程、致灾因素以及灾后重建和城市的抗震减灾有着重要意义。另外，在本文中，还对北京三河-平谷大地震、2013年4月20

5、日发生的芦山地震和2013年6月2日的台湾南投地震的强地面运动过程进行数值模拟，并对这四次地震的地震波传播过程和强地面运动特征进行详细的分析。在强震中，近场方向性效应、上盘效应、盆地效应和地形效应都对地震动峰值分布有着重要的影响，汶川地震动特征主要是由断层的几何性质、破裂方式和四川盆地内沉积层导致的盆地放大效应导致的，而地形效应是导致山体滑坡等次生灾害的主要原因；芦山地震的地震动峰值分布特征主要是上盘效应导致的，地形放大效应会导致宝兴县地区灾害加重；南投地震由于断层处在台湾中央山脉地下，地形效应非常明显，而速度结构的

6、低速区会导致震害加重；在三河．平谷地震强地面运动模拟结果中，地震动峰值分布特征主要由近场方向性效应、上盘效应以及盆地放大效应决定的。通过对四个地震模拟结果中我们可以得出以下结论：断层破裂方向上的峰值速度远大于背离断层破裂方向的峰值速度；断层上盘的峰值速度的大小以及峰值分布的宽度大于断层下盘；较厚的沉积层会导致明显的放大效应，而较浅的沉积层不会对地震波振幅造成明显的放大；断层附近山地的放大系数大于距离断层比较远的山地的放大系数，同时放大效应也会随着山地的高度增大而相应增大。关键词：强地面运动，有限差分，汶川地震，盆地效

7、应，地形效应，近场效应AbstractSeismicwavepropagationsimulationin3DmediaiscrucialinevaluatingfailureprocessofstronggroundmotionandestimatingthedamageofearthquakedisastenFinitedifferencemethodhasbeenwidelyusedinconventionalstronggroundmotionsimulationduetoitsaccuracyandeffi

8、ciency．Inthispaper,weapplycurvedmeshfinitedifferencemethodtosimulatestronggroundmotionprocess．AdeadlyearthquakethatmeasuredatMs8．0joltedWenchuancounty,SichuanprovinceonMay12