中、美主要抗震设计规范加速度谱的近断层地震动能量检验.
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摘要: 近场地震通常有显著的脉冲型高能输入，有必要从能量角度对现行抗震规范进行有效性检验，以探讨规范加速度设计谱能否体现近断层区域地震地面运动的能量耗散需求. 基于本文作者所建议的5%阻尼比下谱速度与输入能量等效速度之间关系，推导了与当前中、美主要抗震设计规范(GB50011-2001, UBC97)加速度谱相容的输入能量谱，并对其适用范围进行了讨论. 将其与基于实际近断层记录分组所得的输入能量设计谱进行对比表明, 我国GB50011-2001规范除软土场地的9度罕遇烈度外均难以体现近场地震的能量要求，有必要对设计谱平台高度进行调整；而美国UBC97规范则在除SA类场地之外的其它条件下均能较好地与15 km范围内的近场能量需求相吻合，从而也证明了本文推导方法的正确性.
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据中国地震台网测定，北京时间2015年4月25日14时11分尼泊尔发生MW7.9(MS8.1)强烈地震，震中位置为(28.2°N、 84.7°E)，震源深度为20 km．这次地震位于尼泊尔首都西北部，距加德满都大约80 km． 截至2015年5月13日，该地震已造成8 219人死亡，17 866人受伤，尼泊尔、 印度、 孟加拉、 不丹和我国西藏等地均有人员伤亡． 为增进对尼泊尔MW7.9发震机制的认识，并对震害评估、 震后趋势判定等提供参考，本文运用P波初动资料，采用格点搜寻法获得了尼泊尔地震的震源机制解，并对该地震的破裂过程进行了初步分析．
首先从GSN/IRIS和国家数字地震台网测震台网数据备份中心(郑秀芬等，2009)下载了全球100多个地震台的波形数据. 然后，对这些数据进行筛选，得到了信噪比高且方位角分布较均匀的64个台站的P波初动的极性. 本文所用的地震台和尼泊尔地震震中的空间分布如图 1所示． 最后采用格点搜寻法(俞春泉等，2009)得到该地震的震源机制解，如图 2所示.
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图 1 2015年尼泊尔MW7.9地震震中和本文所用地震台站的分布MW7.9 earthquake and stations used in this study Solid triangles denote the stations with compression P-wave first-motion,open trianlges denote the stations with dilatation P-wave first-motion,and the red asterisk denotes the epicenter of the 2015 Nepal MW7.9 earthquakeFigure 1. Distribution of epicenter of the 2015 Nepal![]()
图 2 2015年尼泊尔MW7.9地震的震源机制解.黄色弧线为最优解附近的可能解的界限MW7.9 earthquake.Red solid circles represent compression P-wave first-motion,and red open circles represent dilatation P-wave first-motion.The yellow arcs are the limiting solutions of the favorred solutionFigure 2. The focal mechanism solution of the 2015 Nepal由格点搜寻法求解得到的震源机制解可知，尼泊尔地震的节面Ⅰ和节面Ⅱ的走向分别为近E- -W向和NW- -SE向(图 2)．
图 3给出了尼泊尔地震及其M≥3.0余震的震中分布图. 可以看出，余震主要分布在NW- -SE方向，与节面Ⅱ的走向一致，主震震中位于余震区的西北端，因此推测节面Ⅱ为该地震的发震断层面，破裂方式为由NW向SE方向的单侧破裂． 由震源机制解可知，P轴方位角为198°，倾角为14°，滑动角为126°，表明该地震是喜马拉雅逆冲断裂带的上盘近乎水平地向南逆冲所产生． 根据该地震的断层运动和主压应力轴的取向，可以推知印度板块与欧亚板块沿南北向的持续汇聚作用使主喜马拉雅逆冲断裂带岩层发生弹性变形，随着变形的持续增加，应力不断积累，当应力超过岩层摩擦阻力时，岩层便发生破裂即地震．
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图 3 2015年4月25日尼泊尔MW7.9地震及其余震(M≥3.0)的震中分布数据截至2015年5月12日16时， 目录由中国地震台网中心提供Figure 3. Epicentral distribution of the April 25,2015 Nepal MW7.9 earthquake and its aftershocks (M≥3.0) The data is up to 16:00 on May 12,2015.The earthquake catalog is from China Earthquake Networks Center表 1给出了国内外不同机构根据不同方法获得的尼泊尔MW7.9地震的震源机制解，其中节面Ⅱ为发震断层面． 本文得到的发震断层面走向为313°，即NW- -SE向，比由其它方法得到的结果(WNW- -ESE向)约大19°—23°； P轴方位角为198°，倾角14°，比由其它方法得到的方位角偏西约8°—11°． 这种差异可能是由于所采用的方法和资料不同而引起的． 因为通过P波初动得到的震源机制解仅利用了初至波，反映的是地震破裂起始阶段较短时间内的局部过程； 利用波形反演获得的震源机制解，反映的则是整个地震的破裂过程，包含了更多的震源信息和地壳介质信息． 一般来说，一次地震的初始破裂方式与整体破裂方式总体上是一致的，但地震破裂过程的复杂性和地壳介质的复杂性又可能会使两种方式有所不同．
表 1 不同机构和本文得到的尼泊尔MW7.9地震震源机制解对比Table 1. Comparison of the focal mechanism solutions of the Nepal MW7.9 earthquake from various institutions机构或来源 节面Ⅰ 节面Ⅱ P轴 T轴 B轴 走向
/°倾角
/°滑动角
/°走向
/°倾角
/°滑动角
/°方位角
/°倾角
/°方位角
/°倾角
/°方位角
/°倾角
/°中国地震台网中心(2015) 96 83 88 294 7 108 188 38 52 4 96 2 GCMT(2015) 95 83 88 291 7 106 187 38 33 52 92 2 USGS(2015) 99 83 89 290 7 101 190 38 88 52 99 1 本文 92 62 67 313 36 126 198 14 321 65 103 20 全球地震台网(GSN/IRIS)和中国地震局地球物理研究所国家数字测震台网数据备份中心(doi:10.7914/SN/CB)为本研究提 供了地震波形数据，作者在此表示衷心的感谢．
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期刊类型引用(5)
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百度学术
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