基于分裂节点法的地震同震和震后形变数值模拟及其在汶川大地震中的应用
2021-05-19孙云强黄禄渊
孙云强,罗 纲,黄禄渊
1.福建农林大学交通与土木工程学院,福建 福州 350002;2.武汉大学测绘学院,湖北 武汉 430079;3.应急管理部国家自然灾害防治研究院,北京 100085
0 引言
自1910年弹性回跳理论提出以来(Reid, 1910),人们逐渐认识到地震与断层之间的密切相关性。地震位错理论得到迅速的发展。1958年Steketee最早将弹性位错理论引入地震学,并推导出弹性半无限空间中点源位错的地表位移格林函数(Steketee, 1958)。随后,该理论被广泛应用于地震同震、震后应力应变分析中(Maruyama, 1964; Mansinha and Smylie, 1971; 陈运泰等,1979)。Okada(1985,1992)在已有研究基础上,推导出均匀弹性半无限空间中三种位错源(走滑位错、倾滑位错、引张位错)引起的同震位移场及应力场的解析表达式,由于求解速度快,Okada模型已成为计算弹性半空间同震效应的经典方法。但是均匀弹性半无限空间模型不能够很好地处理地球介质的横向与纵向不均匀,在实际应用中仍具有较大局限性(邵志刚等,2008; 张贝等,2015; 黄禄渊等,2019)。另外,学者也逐渐认识到震后形变,即大地震发生后,地球介质的黏弹性松弛效应。为了使模型更符合真实的地球情况,同时考虑大地震同震及震后效应,研究者相继又开发了一系列的模型(Pollitz,1992;Sun,1992; Sabadini and Vermeersen, 1997; Wang et al., 2003; 黄禄渊等,2019)。Pollitz(1992)基于自由震荡简正模方法,计算了无重力情况下,黏弹性地球模型的地震位移场与应变场。Sun(1992)提出了球对称分层介质的位错理论。Wang et al.(2003)提出利用矩阵传播算法计算地震应力场格林函数,开发了黏弹性的垂向分层模型下的地震同震和震后形变计算程序PSGRN/PSCMP等。上述解析/半解析的方法计算速度快,但是在处理地球介质的横向不均匀性、复杂的断层面几何形状时仍然遇到了困难。……
