有限差分方法在强地面运动模拟中的应用

发布时间：2021-03-25 23:43

　　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。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... 

【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：133 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 引言
    1.1 强地面运动的发展历史
    1.2 合成地震图方法的进展和现状
    1.3 地震强地面运动特征
    1.4 强地面运动数值模拟的意义
    1.5 本文的研究内容
第二章 有限差分方法介绍
    2.1 强地面运动的控制方程
    2.2 同位网格有限差分格式
    2.3 起伏地形自由表面条件的实施
    2.4 吸收边界条件
    2.5 断层运动学破裂过程的耦合
    2.6 并行计算
第三章 芦山地震强地面运动模拟
    3.1 计算模型
        3.1.1 计算参数
        3.1.2 地形数据模型
        3.1.3 三维速度模型
        3.1.4 芦山地震的震源模型
    3.2 芦山地震的强地面运动模拟结果
        3.2.1 地震波传播过程
        3.2.2 地表合成地震图
        3.2.3 峰值速度、加速度和位移
        3.2.4 芦山地震烈度图
    3.3 本章小结
第四章 汶川地震强地面运动模拟
    4.1 理论计算模型
        4.1.1 速度模型和地形数据
        4.1.2 汶川地震的有限断层模型
        4.1.3 计算参数
    4.2 汶川地震强地面运动模拟结果
        4.2.1 地表的波场快照
        4.2.2 地表合成地震图
        4.2.3 汶川地震的峰值分布和烈度图
    4.3 本章小结
第五章 北京三河平谷地震模拟
    5.1 速度模型和地形数据
    5.2 震源模型
    5.3 计算参数
    5.4 强地面运动结果
        5.4.1 东西向速度水平分量传播过程
        5.4.2 地表合成地震图
        5.4.3 峰值速度、峰值加速度、峰值位移分布
    5.5 本章小结
第六章 南投地震强地面运动模拟
    6.1 计算模型
        6.1.1 地形数据和震源模型
        6.1.2 速度模型
        6.1.3 计算参数
    6.2 强地面运动模拟结果
    6.3 南投地震的地形效应
    6.4 本章小结
第七章 影响强地面运动的因素
    7.1 断层的几何形态对强地面运动的影响
    7.2 上盘效应和方向性效应
    7.3 盆地放大效应
    7.4 地形放大效应
    7.5 本章小结
第八章 结论和展望
    8.1 结论
    8.2 展望
致谢
参考文献
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果



本文编号：3100536