发震断层的地震地表永久位移概率评估方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115373027A(43)申请公布日2022.11.22(21)申请号202211261388.1(22)申请日2022.10.14(66)本国优先权数据202210425167.72022.04.22CN(71)申请人中国地震台网中心地址100032北京市西城区三里河路56号(72)发明人刘艳琼赵纪生周正华王玉石(74)专利代理机构济南河川专利代理事务所(普通合伙)37395专利代理师肖健(51)Int.Cl.G01V1/30(2006.01)G01B21/02(2006.01)G01B21/32(2006.01)权利要求书3页说明书9页附图3页(54)发明名称发震断层的地震地表永久位移概率评估方法(57)摘要本发明发震断层的地震地表永久位移概率评估方法，分析断层所处的区域地震地质构造背景，并通过对大地构造、地球物理场、新构造运动、断裂活动性、地壳形变及区域构造应力场等特征的综合分析，综合判定区域地震地质环境及地震发生条件。给出不同概率水准的地震地表永久位移，使之服务于穿越地震发震断层管线、桥梁工程的抗震设防，采取有效的抗震和抗永久地表位移措施，减小地震灾害带来的损失。CN115373027ACN115373027A权利要求书1/3页1.一种发震断层的地震地表永久位移概率评估方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，分析断层所处的区域地震地质构造背景，以及断层所处区域的地震活动环境；步骤2，根据步骤1的分析，确定地震发生模型、不同震级地震可能发生的部位和震源深度；地震发生模型包括Gutenberg‑Richter模型、分段Gutenberg‑Richter模型和特征地震模型；步骤3，根据步骤1和步骤2的分析，确定断层模型参数包括断层的几何参数、破裂面长度和宽度与震级关系、地表破裂长度和地表永久位移分布与震级关系；步骤4，采用了地震动危险性概率方法的框架，所不同的有两点，其一，场点地震动是场点周围断层所有潜在地震的贡献，而场点的地表永久位移仅是该断层的贡献；其二，断层发生的所有地震对场点的地震动均有贡献，而仅有少数较大震级的地震对场点永久位移有贡献；因此，处在一条断层上场点发生大于位移水平d的年超越概率p(d)为，式中，v(m0)是断层上震级在(m0～mu)之间的地震年平均发生率，f(m)是震级m的概率密度函数，f(r|m)是发生震级m的地震与场点间距离的概率密度函数，P(slip|m,r)是给定震级m和距离r下的地表出现破裂的概率，P(Dsite＞d|m,r,slip)是给定震级m和距离r，且已知地表破裂条件下的场点发生大于位移水平d的年超越概率；为了实用计算，式(10)中的f(m)可按震级mi(i＝1,2,...,N)进行离散；同时工程实践中经常把断层假定为一矩形，假定场点的坐标为(x0,y0)，震源破裂面的中心坐标(x,y)，则式(10)可改写为，式中，f(x,y|mi)是f(r|m)震级离散和Descartes坐标下的一种表示方式，表示的是从场点(x0,y0)到震级为mi震源破裂面中心(x,y)分布的概率密度函数，假定地震发生在整个断层上均匀分布；假定断层引起了地震，且地震破裂面均限定在断层尺度范围内，且有，式中，L(mi)是震级为mi引起破裂面的长度，W(mi)是震级为mi引起破裂面的宽度，两者均与震级有关；Hi是震级mi的地震平均震源深度；震源破裂面中心位置仅在线段LC时，场点才能出现地表破裂，因此有，把式(12)和式(13)代入式(11)，把震源破裂面中心在线段LC离散为NL，式(11)变化为，2CN115373027A权利要求书2/3页假定已知地震地表破裂最大位移dmax与震级mi的统计关系，且沿断层各点永久位移的统计方差相等，式(14)简化为，式中，LR(mi)是震级mi的地震引起的地表破裂长度，当地表永久位移沿断层均匀分布、地表永久位移沿断层呈三角形分布、地表永久位移沿断层呈弧度分布时，κi的值分别对应为1、0.5、κi∈(0.5,1.0)；步骤5，根据以上步骤计算获得所研究发震断层的地震地表永久位移概率估计结果。2.根据权利要求1所述发震断层的地震地表永久位移概率评估方法，其特征在于：在步骤2中，在Gutenberg‑Richter模型中，断层上的地震活动性遵从修正的震级频度关系，logN(m)＝s‑qm(1)假定地震发生次数符合分段的泊松过程。令震级上限为mu，震级下限为m0，t年内(m0～mu)之间地震年平均发生率ν0，v0＝N(m)/T(2)ν0由地震活动趋势来确定，则统计区内t年内发生n次地震的概率：相应的震级概率密度函数为：式中，β＝bln10，b为震级频度关系斜率的负值。实际工作中，震级m分成Nm档，mj表示震级范围为的震级档。则