强地震动基础研究进展与研究方向

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1.强地震动基础研究进展
    地震动研究的视野关注更长的周期范围和转动分量，地震动的空间变化性(空间相关性或相干性)、地震动随机性以及随机场理论等，涌现出一些新的研究成果。以波形包络拟合反演方法为代表的震源反演技术在20世纪80年代后期有了迅速发展，利用近场强地震动观测记录在频率低于1Hz的范围内取得了很好的效果。缺乏强震记录的地区，地震动衰减的研究在有限的经验性数据(小震或远场)与地震学理论结合的研究途径上取得喜人的进展。发展了经验格林函数法估计近场地震动，用在震源区小地震中记录的地震动作为经验格林函数合成大地震引起的强烈地震动。指出大地震近断裂的破裂方向性效应、上盘效应、地壳波导效应、大型沉积盆地边缘效应等都对地震动有重要的影响。
    地震动估计的随机方法取得可喜进展，将地震动模拟为有限带宽白噪声的一个时间序列，用震源谱代替震级、用表示地震波传播效应因子修正谱的形状。宽频带格林函数的研究逐渐深人，震源表达为在一个延伸的断裂面上的剪切位错，它的辐射模式和它在短于0.5s周期段变得压低的趋势被精确地表示出来，断裂面上滑动空间和时间变化用离散的方法表示。波的传播由对包括断裂和场地的地震波速度结构所计算的格林函数表达。用理论或数值计算的格林函数模拟低频的地震动，与用随机法估计的高频地震动在时域叠加，形成一个值得探索的新途径。
    重视大型沉积盆地对地震动的影响，采用强震或地脉动观测分析与简化场地盆地模型的数值模拟相结合的方法研究盆地及盆地边缘效应。场地条件影响研究与震源破裂过程模拟、地震波传播研究的紧密结合，成了最近地震动研究的最大热门。对地震地表破裂参数建立了一些和震级的经验统计关系，借助固体力学一些新进展,例如应变的局部化、位移的强间断等研究岩土体剪切带的萌生和发展。
2.地震动基础研究方向
　  强地震动基础研究既是人类认识、探索地震和地震动之间的因果关系、地震波产生与传播机理的努力，也是了解分析地震对工程结构物作用的过程。强地震动研究中的震源模拟以观测为基础揭示震源破裂的复杂过程，与强震机理、震源物理研究结合，使地震学中震源破裂过程研究大大深化。传播介质的影响则是不均匀介质中波传播的一个最复杂的问题，既涉及地壳介质参数的不均匀性、各向异性、非线性，又要考虑地壳中各种复杂的结构面，还要考虑地下水的作用。局部场地条件的影响又与数值模拟技术中的许多基本理论问题紧密联系，如多相介质中波的传播理论与数值模拟、近场波动离散模拟的理论基础与技术的精度、稳定性和效率，各种表现计算域与外无限域之间波动能量交换的人工边界建立及精度、稳定性和效率等。
　　目前我国工程地震研究应充分吸收大陆强震机理与预测的研究成果，以强震动观测记录和大城市地震活动断层探查资料为依托，将震源破裂过程的模拟、地震波传播的研究与场地条件影响的研究紧密结合、连成一条主线；细化震源的尺寸和几何形态，探讨断裂面上错动的空间分布和错动的时间函数，与国内外强震动观测记录反演标定的震源参数对照，探讨震源参数估值可利用的信息、原则和方法；有限带宽白噪声随机振动法和宽频带格林函数数值模拟法结合发展，彻底更新我国目前广泛采用经验衰减关系估计近场地震动的局面；改善人工边界，借助并行算法完善大型沉积盆地对地震动影响的数值模拟技术。经过五年的努力,发展与震源过程紧密结合的强地震动预测理论，在强度、谱特征的空间分布和时变特征上取得突破性的进展。以下为四个重点研究课题。
　  (1)强地震动特征的研究。研究对工程结构破坏起主要作用的强地震动时空特征，探讨地震动破坏势理论、提取特征参数、归纳主要影响因素。
　  研究强地震动的强度和频率非平稳特征，地震动三分量间的关系，地震动的随机特征，以及长周期地震动的主要影响因素。利用密集强震台阵的强震及微震观测记录资料，探讨地震动的空间相关性，将研究的重点置于高频成分的随机性和中低频成分相关性方面。
　  (2)近场强地震动的研究。研究大地震近断裂的破裂方向性效应、上盘效应、长周期大脉冲的分布规律和生成机理。研究整个震源破裂面上错动的不均匀分布特征和破裂过程，重点研究粗糙面的位置、尺寸的分布规律及随机性，探讨动力学模型。
　  研究地震波在地壳速度成层介质中的传播规律及对地表地震动的影响。建立并论证震源、区域地壳结构、局部工程场地条件相关的地震动场理论方法。
　　(3)大型沉积盆地对地震动影响的研究。研究盆地场地条件对地震动的影响，包括场地近地表土层特性、地表和土层下卧基岩地形以及盆地边缘效应的影响。
　　利用密集强震动观测台阵所获得的强震动记录和地脉动观测资料，开展三维地震波动的数值模拟，研究强地震动输入下盆地场地条件对地震动影响的特征和规律，并且探讨基于强震动记录和地脉动观测资料反演盆地场地土层结构的数值分析方法。