一种宽频带有限震源模型构建方法技术

本发明专利技术提供了一种宽频带有限震源模型构建方法，属于地震技术领域

【技术实现步骤摘要】
一种宽频带有限震源模型构建方法


[0001]本专利技术属于地震
，尤其涉及一种宽频带有限震源模型构建方法
。

技术介绍

[0002]合理的地震动输入是结构抗震计算可靠性的必要前提
。
对于大坝
、
核电站等重要的结构，需要采用地震动时程作为输入
。
鉴于真实的地震动记录数量较少，尚不能满足工程需求，因此需要采用人工模拟地震动作为补充
。
[0003]目前，大坝场址地震动的合成方法多采用基于随机方法的随机有限震源法
。
该优点是能够考虑地震动的统计特性，对于模拟高频地震动效果较好
。
然而，采用随机方法无法考虑地震动三分量的差异，且难以计入局部地形起伏对地震动模拟的影响，并且对传播路径及场地的描述过于简化，无法反映其真实的特性
。
若采用从震源出发的直接数值模拟方法，如有限元法，谱元法等，则能较好的解决这些问题
。
但由于反演方法和数据频带的限制，目前仅能获得历史地震较为粗糙的震源特性
。
若想获得工程场址可用的宽频带地震动，必须构造能够反映地震破裂细节的震源模型，以生成更加合理的地震动高频成分
。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供的一种宽频带有限震源模型构建方法，能近似表征真实地震子源破裂过程，构建能够表征真实地震震源高频成分的宽频带有限震源模型，以实现宽频带地震的直接模拟
。
[0005]为了达到以上目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0006]本方案提供一种宽频带有限震源模型构建方法，包括以下步骤：
[0007]S1、
确定震源参数；
[0008]S2、
根据震源参数，通过计算宽频带滑动量模型波数域低频分布和高频成分，构建宽频带滑动量模型；
[0009]S3、
根据宽频带滑动量模型，计算得到子源总上升时间模型；
[0010]S4、
根据宽频带滑动量模型，计算子源破裂前锋分布模型；
[0011]S5、
根据子源总上升时间模型
、
子源破裂前锋分布模型以及宽频带滑动量模型对子源破裂过程进行拆分；
[0012]S6、
根据拆分结果，得到宽频带有限震源模型
。
[0013]本专利技术的有益效果是：本专利技术通过采用多段高斯子函数滑动速度模型构建宽频带有限震源模型，能近似表征真实地震子源破裂过程，构建能够表征真实地震震源高频成分的宽频带有限震源模型，以实现宽频带地震的直接模拟，同时，通过本专利技术构建的宽频带有限震源模型，可采用谱元法模拟震源破裂时的波动传播过程
。
[0014]进一步地，所述步骤
S2
包括以下步骤：
[0015]S201、
基于历史地震的反演位错模型或凹凸体模型，构建震源滑动量基础模型；
[0016]S202、
根据震源滑动量基础模型以及震源参数，计算得到宽频带滑动量模型波数
域低频分布；
[0017]S203、
按照
k2衰减规律计算宽频带滑动量模型波数域高频成分；
[0018]S204、
将步骤
S202
与步骤
S203
的结果进行叠加，得到宽频带滑动量模型
。
[0019]上述进一步方案的有益效果是：通过结合历史反演模型
/
凹凸体模型和
k2衰减高频模型，能够将震源的实际统计结果和高频理论成果相结合，一方面能够更加真实地反映震源滑动量分布，另一面能够补充实际难以测量的高频成分，便于后续能够得到工程可用的宽频带震源模型
。
[0020]再进一步地，所述宽频带滑动量模型的表达式如下：
[0021]U(k
s
,k
d
)
＝
U
L
(k
s
,k
d
)+U
H
(k
s
,k
d
)
[0022]U
L
(k
s
,k
d
)
＝
U
B
(k
s
,k
d
)F
[0023][0024][0025][0026]M0＝
10
1.5
×
Mw+16.05
[0027]S
＝
WL
[0028]a
s
＝
0.5Mw
‑
2.5
[0029][0030][0031][0032]其中，
U(k
s
,k
d
)
表示宽频带滑动量模型，
U
H
(k
s
,k
d
)
表示宽频带滑动量模型波数域高频成分，
U
L
(k
s
,k
d
)
表示宽频带滑动量模型波数域低频分布，
U
B
(k
s
,k
d
)
表示
u
B
(x,y)
在波数域的分布，
u
B
(x,y)
表示震源滑动量基础模型在断层平面的空间分布，
x,y
分别表示沿走向和倾向的坐标，
k
s
,k
d
分别表示沿走向和倾向的波数，
F
表示波数域滤波器，
c
s
,c
d
分别表示沿走向和倾向的拐角波数，若震源滑动量基础模型采用凹凸体模型时，
c
s
,c
d
分别取凹凸体沿走向或倾向最小尺寸的一半，滤波器指数
N
为1，若震源滑动量基础模型采用反演位错模型时，
c
s
,c
d
分别取反演模型沿走向和倾向的最小子源分辨率，滤波器指数
N
为4，
D
表示断层总的平均位错，
a
s
,a
d
分别表示沿走向和倾向的相关长度，
A(k
s
,k
d
)
表示
Von Karmen
相关函数的波数功率谱密度，
i
表示第
i
个子源，
θ
表示随机相位，
M0表示标量地震矩，
S
表示破裂的总面积，
μ
表示剪切模量，
Mw
表示发震的矩震级，
W,L
分别表示断层的宽和长，
K
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种宽频带有限震源模型构建方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、
确定震源参数；
S2、
根据震源参数，通过计算宽频带滑动量模型波数域低频分布和高频成分，构建宽频带滑动量模型；
S3、
根据宽频带滑动量模型，计算得到子源总上升时间模型；
S4、
根据宽频带滑动量模型，计算子源破裂前锋分布模型；
S5、
根据子源总上升时间模型
、
子源破裂前锋分布模型以及宽频带滑动量模型对子源破裂过程进行拆分；
S6、
根据拆分结果，得到宽频带有限震源模型
。2.
根据权利要求1所述的宽频带有限震源模型构建方法，其特征在于，所述步骤
S2
包括以下步骤：
S201、
基于历史地震的反演位错模型或凹凸体模型，构建震源滑动量基础模型；
S202、
根据震源滑动量基础模型以及震源参数，计算得到宽频带滑动量模型波数域低频分布；
S203、
按照
k2衰减规律计算宽频带滑动量模型波数域高频成分；
S204、
将步骤
S202
与步骤
S203
的结果进行叠加，得到宽频带滑动量模型
。3.
根据权利要求2所述的宽频带有限震源模型构建方法，其特征在于，所述宽频带滑动量模型的表达式如下：
U(k
s
,k
d
)
＝
U
L
(k
s
,k
d
)+U
H
(k
s
,k
d
)U
L
(k
s
,k
d
)
＝
U
B
(k
s
,k
d
)F)F)FM0＝
10
1.5
×
Mw+16.05
S
＝
WLa
s
＝
0.5Mw
‑
2.52.52.5
其中，
U(k
s
,k
d
)
表示宽频带滑动量模型，
U
H
(k
s
,k
d
)
表示宽频带滑动量模型波数域高频成分，
U
L
(k
s
,k
d
)
表示宽频带滑动量模型波数域低频分布，
U
B
(k
s
,k
d
)
表示
u
B
(x,y)
在波数域的分布，
u
B
(x,y)
表示震源滑动量基础模型在断层平面的空间分布，
x,y
分别表示沿走向和倾向的坐标，
k
s
,k
d
分别表示沿走向和倾向的波数，
F
表示波数域滤波器，
c
s
,c
d
分别表示沿走向和
倾向的拐角波数，若震源滑动量基础模型采用凹凸体模型时，
c
s
,c
d
分别取凹凸体沿走向或倾向最小尺寸的一半，滤波器指数
N
为1，若震源滑动量基础模型采用反演位错模型时，
c
s
,c
d
分别取反演模型沿走向和倾向的最小子源分辨率，滤波器指数
N
为4，
D
表示断层总的平均位错，
a
s
,a
d
分别表示沿走向和倾向的相关长度，
A(k
s
,k
d
)
表示
Von Karmen
相关函数的波数功率谱密度，
i
表示第
i
个子源，
θ
表示随机相位，
M0表示标量地震矩，
S
表示破裂的总面积，
μ
表示剪切模量，
Mw
表示发震的矩震级，
W,L
分别表示断...

【专利技术属性】
技术研发人员：王少卿，张翠然，曹学兴，赵丽君，董庆煊，刘彪，崔永祥，闫春丽，苗君，赵飞，兰峰，郝鹏，
申请(专利权)人：华能澜沧江水电股份有限公司中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：