震灾防御技术

2022 年 1 期目录

专题简介

何宏林, 魏占玉

北天山博乐盆地南缘勒塔干褶皱晚第四纪构造变形

胡宗凯, 李安, 原浩东, 苗树清, 杨晓平

研究天山地区活动逆冲断裂、褶皱对于认识整个天山再生造山带的隆升和地震危险性评估具有重要意义。以天山北麓博乐盆地南缘库松木楔克断裂东段勒塔干褶皱为研究对象，通过无人机航拍提取高精度DEM和野外实地调查结果，将勒塔干背斜东部迪里克河附近的洪积扇分为5期，从新到老分别为T1、T2、T3、T4、T5。其中，T4洪积扇完整记录了褶皱的变形历史，其后翼褶皱陡坎高度为（8.1±0.6）m。自T4洪积扇废弃以来，勒塔干断层的滑移量为（33.0±2.6）m。T3洪积扇仅发育在迪里克河出水口处，即勒塔干背斜北侧，（16.9±0.2）m的断层陡坎高度揭示了自T3洪积扇废弃以来，控制背斜形成的逆断层发生了21.4～21.7 m的滑动。通过与相邻地区洪积扇期次进行对比，认为T4洪积扇的废弃年龄为（74.01±6.14）ka，勒塔干背斜下断坡晚第四纪滑动速率为（0.45±0.05）mm/a，勒塔干褶皱晚第四纪地壳缩短速率为（0.37±0.04）mm/a。

基于浅层地震勘探与钻孔联合地质剖面探测的苏北盆地倪湖庄-七里墩断裂研究

刘旭东, 张世民, 晏云翔, 李林元, 计昊旻, 赵俊香

浅层地震勘探与钻孔联合地质剖面探测是隐伏断层定位与活动性鉴定的基本手段，需在实际工作中不断总结完善。通过采用浅层地震勘探技术，查明了淮安市区附近隐伏断裂的基本格局，并结合钻孔联合地质剖面探测与第四纪年代学测定，确定了新发现的倪湖庄-七里墩断裂的最新活动时代及活动特征。倪湖庄-七里墩断裂为近南北走向、倾向西的高角度正断层，断层倾角72°～82°，探测断裂长度为43 km。浅层地震勘探揭示其断面具有近直立或呈S形的上下反倾特点，指示具有走滑性质。该断裂错断了北东走向淮阴-响水断裂与北西走向无锡-宿迁断裂，最新活动时代为中更新世中晚期。本次探测工作对技术方法进行了探索，并提出以下建议：针对新发现的隐伏断裂，宜采用从已知点向外逐次探测的方式，即完成上一条测线的设计、施工与解译工作后，根据探测结果布设下一条测线；基于地震时间剖面进行钻探设计时，既要考虑断层两盘反射波组延伸与变形特征，又要考虑物探解译上断点与实际上断点的埋深差异；在河流下游开展钻孔联合地质剖面探测与地层对比时，需充分考虑局部地貌条件差异与第四纪海平面对陆域地表过程的影响。

巴彦浩特断裂北段晚第四纪活动特征及其区域地震构造意义

陈桂华, 李忠武, 黄雄南

巴彦浩特断裂位于阿拉善地块与鄂尔多斯地块相互作用的边界构造带上，其晚第四纪活动特征和古地震数据对全面理解贺兰山周边区域地震构造和地震危险性具有重要意义，为此在研究相对薄弱的巴彦浩特断裂北段开展了断错地貌和古地震槽探研究。观测显示巴彦浩特断裂阿拉善左旗以北段以右旋走滑活动为主兼具逆倾滑，断层西盘相对抬升，在浅表形成半正花状构造组合。年代（56.28±4.04）~（82.2±5.78）ka的冲洪积地貌面上冲沟断错137 m，并在东侧形成断塞塘地貌，估计断层右旋走滑速率为1.67~2.43 mm/a。探槽揭示了3次具有显著地表逆倾滑破裂的强震事件，时间分别为（56.28±4.04）~（55.33±3.04）、（32.79±2.22）~（13.76±1.1）、（13.76±1.1）~（7.86±0.43）ka，逆倾滑量分别为0.44、0.35、0.29 m。与前人在巴彦浩特断裂南段的古地震研究进行对比，可知这3次古地震可能仅为部分事件记录。结合已有研究成果建立了贺兰山周边区域地震构造模型，贺兰山西侧右旋走滑的巴彦浩特断裂强震发震能力不容忽视，贺兰山两侧盆地不同性质断裂系共同构成了阿拉善地块与鄂尔多斯地块的活动边界构造带。

东祁连山北缘断裂带基于深度学习的密集台阵地震事件快速检测与定位研究

杨少博, 王炳文, 高级, 张海江

为监测东祁连山北缘断裂带附近的地震活动性，布设包含240台短周期地震仪的面状密集台阵，进行约30 d的连续观测。首先使用基于深度学习的多台站地震事件检测算法（CNNDetector）进行地震事件检测，然后使用震相拾取网络（PhaseNet）对地震事件进行P波和S波到时拾取，其次使用震相关联算法（REAL）进行震相关联及初定位，最后使用双差定位（hypoDD）进行地震重定位，最终的精定位地震目录中共有517个地震。在密集台阵观测期间，中国地震台网正式地震目录中共有39个位于台阵内的地震事件，相比而言，密集台阵检测到大量小于0级的地震。因此通过布设密集台阵，可提高活动断裂微地震活动性的监测能力。与历史地震空间分布相比，密集台阵地震精定位分布具有较好的一致性，表现出更明显的线性分布特征。基于地震分布，发现研究区域存在与地表断层迹线走向不同的隐伏活跃断裂。

基于无人机倾斜航空摄影三维点云测量同震倾滑变形研究—以2021年玛多M_S7.4地震地表破裂为例—以2021年玛多M_S7.4地震地表破裂为例

李忠武, 陈桂华

2021年5月22日青海玛多发生M_S7.4地震，震源断层错动在地表形成了长达160 km的同震地表破裂。可靠的地震地表破裂带参数是研究震源断层活动机制和评价地震危险性的重要基础。采用无人机倾斜摄影测量技术可以获得高精度的点云数据并产出DOM和DEM数据。通过跨破裂带的地形测量，获取了玛多M_S7.4地震同震地表变形的垂直位移、水平缩短量和水平拉张量等参数。测量结果显示，玛多M_S7.4地震发震断层在不同破裂段具有不同性质和大小的倾滑分量，其中具有压扭性质的野马滩观测点断层垂直位移为0.69～1.01 m，倾向水平缩短量为0.17～0.41 m，倾滑位移为0.71～1.09 m；具有张扭性质的朗玛加合日段断层垂直位移为0.34～0.54 m，倾向水平拉张量为1.99～2.08 m。

三维激光扫描技术与断层面形貌量化分析在基岩区古地震研究中的应用

邹俊杰, 何宏林, 耿爽, 石峰, 周永胜, 孙稳

由于对第四纪地层的严重依赖，传统古地震探槽研究方法在基岩区难以发挥作用，导致无法获取基岩区断层的强震活动历史。本研究以山西地堑系的交城断裂为目标断裂，以断裂北段2处基岩断层面为研究对象，通过三维激光扫描技术获取基岩断层面高精度形貌，基于变差函数法结合滑动窗口操作量化断层表面形貌特征，开展在基岩区提取断裂古地震信息的实例研究。结果显示，2处基岩断层面的形貌在高度上具有明显的分段特征，指示了断层面在地震事件作用下的分段出露过程。这种断层面形貌分段特征可以用来识别古地震事件和同震位移量。在思西村基岩断层面上，识别出由老到新的3次古地震事件，同震倾滑位移量依次为2.0 m、1.9 m和2.3 m，在上兰镇基岩断层面上，识别出由老到新的3次古地震事件，同震倾滑位移量依次为1.4 m、2.5 m和2.0 m，指示了交城断裂北、中段具有产生同震位移量大于2 m、震级大于7.5级的破裂型地震的能力。上述研究成果表明，基于三维激光扫描和形貌量化分析方法开展基岩断层面古地震研究，可以准确而高效地识别古地震事件次数和同震位移量，扩展古地震的研究对象，拓宽古地震的研究空间。在未来的研究中，可以适时地开展宇宙成因核素测年以测定断层面的暴露年龄，获得发震年代，给予地震序列年龄框架。

基于网络/基站RTK移动摄影测量数据的垂向精度分析

丁锐, 李环宇, 张世民, 姜大伟, 刘睿, 李安

移动摄影测量技术SfM（Structure from Motion）的发展使活动构造研究中快速获得野外中小区域内高精度DEM数据更便捷，DEM数据精度是目前活动构造与测量领域较关注的问题。本文通过对比非RTK模式无人机摄影测量并结合地面控制点（GCPs）生成的SfM DEM数据与基于RTK移动摄影测量技术获取的RTK-SfM DEM数据差异，重点分析搭载RTK模块的移动摄影测量技术获取的DEM数据在垂向上的精度。数据采集、处理与对比结果表明：在添加地面控制点后的非RTK模式无人机摄影测量生成的DEM数据中，除测量区域边缘照片较少而产生畸变外，大部分地区畸变率较小；基于移动RTK技术摄影测量获取的高程数据畸变率更小，且与非RTK模式无人机摄影结合地面控制点生成的高程数据存在约0.85 m的系统高程误差，减去该误差后，点云对比结果表明二者95%以上的点垂向误差均＜0.05 m；搭载RTK模块的移动摄影测量技术获取的DEM数据在垂向上具有更高的精度，且节省了时间与人工成本。

球面圆弧数字地形剖面提取方法研究—以喜马拉雅弧形造山带为例—以喜马拉雅弧形造山带为例

张玲, 梁诗明

带状地形剖面是以高程为纵向参考，以距剖面起始端点的距离为横向参考进行制图表达。由于其可真实地反映地表形态，是新构造和活动构造地貌研究中的基本参考和研究对象。随着数字化基础地理信息成果的普及，很多GIS软件可实现地形剖面的自动化提取。但以往方法的位置信息均是建立在剖面投影平面的基础上，当研究区域范围过大，会引入非构造变形，为消除该影响，提出基于球面坐标系统的带状地形剖面图制作方法。该方法不仅适用于小型地质构造，也适用于喜马拉雅弧形造山带等大型地质构造，可提取出更接近真实地形的地形剖面。

青海门源M_S6.9地震极震区震害调查与防灾建议

李鑫, 李智敏, 盖海龙, 殷翔, 姚生海, 刘强

北京时间2022年1月8日1时45分青海省海北藏族自治州门源县（37.77°N，101.26°E）发生6.9级地震，此次地震极震区为距震中4 km的兰新高铁硫磺沟大桥附近（Ⅸ度区，面积约157 km²）。调查结果显示，在极震区大西沟至硫磺沟区域，道路、桥梁及房屋破坏较严重。沿区域内长约22 km的托来山-冷龙岭断裂带附近，道路形成多处裂缝与挤压鼓包，桥梁整体倾斜移位，房屋不同程度破坏。对极震区兰新高铁硫磺沟大桥及周边道路、房屋进行实地调查与震害分析，提出灾后重建及震害防御意见：对于灾区房屋建筑，组织专业技术人员进行详细调查及安全鉴定；建议定期对房屋建筑进行隐患排查及加固；对于兰新高铁硫磺沟大桥，建议原地修建，加设减隔震装置、连梁及柔性限位装置。

柴达木—阿尔金地震带b值统计计算

谢江丽, 阿布都瓦里斯·阿布都瓦衣提, 黄帅堂

目前工程地震中使用的b值来源于《中国地震动参数区划图》（GB 18306—2015），地震资料仅考虑至2010年，距今有10多年的地震资料缺失，在此期间柴达木—阿尔金地震带发生了7级以上强震，因此需验证该地区b值是否体现高震级段地震危险性水平。为此，利用1920—2019年地震资料，对柴达木—阿尔金地震带b值进行统计研究，确定b值为0.76。根据该地震带不同构造区提取地震目录，按照震级完整时段计算各自b值，得到b值范围为0.536 5～0.801 9，最大差值为0.272 6，该结果低于《中国地震动参数区划图》（GB 18306—2015）确定的b值，体现了近期大地震的发生对该地震带活动强度和大震重现期等地震活动特征和活动水平的影响，本研究确定的b值可作为《中国地震动参数区划图》（GB 18306—2015）的补充，可为科学建立重大建设工程地震危险性计算模型提供基础依据。

唐山北部地区浅层一维剪切波速度结构初步研究

王莉婵, 毛国良, 蔡玲玲, 马旭东, 王亚玲, 王宁

2019年8月2日河北省唐山市路南区某矿井区发生M_L2.4巷道塌陷，基于塌陷周边台站观测到的短周期瑞雷波，提取面波基阶群速度频散曲线，并利用迭代反演方法得到研究区域地下10 km深度范围内的一维剪切波速度结构，用于精定位分析。速度分析结果表明，研究区域浅表剪切波速度约为2.46 km/s；深度为2 km时，塌陷周边存在小范围的低速区，速度约为2.57 km/s；深度约为4 km时，剪切波速度达3.47 km/s；深度为5～9 km时，唐山东部沉积盆地内存在1个剪切波低速层。精定位分析结果表明，增加浅层速度模型有助于提高深度较小的地震定位精度；塌陷周边的低速区向下延伸近20 km，为地震多发区。

新型便携式行业级无人机精灵4RTK定位精度分析

刘超, 王银, 余思汗, 雷启云, 杨顺

本文针对新型便携式行业级无人机精灵4RTK开展了实测数据的定位精度分析，从有、无控制点情况下的绝对定位精度和无控制点情况下的相对定位精度2方面入手，详细计算后者水平距离和高程差的测量误差，探讨网络RTK技术的无控制点情况在活动构造中的应用。结果表明，无人机精灵4RTK在天气较晴朗、飞行高度100 m、镜头角度正射向下、旁向和航向重叠率均为70%等实测条件下，有控制点情况下水平位置和高程测量误差均<4.5 cm，无控制点情况下水平位置测量误差<0.60 m、高程测量误差<1.90 m；无控制点情况下，当实际水平距离<300 m时，水平距离测量误差<0.100 m，当高程差<2.8 m时，高程差测量误差<0.100 m；以复合运动性质的发震断层为例，初步探讨认为无人机精灵4RTK的网络RTK技术在无控制点情况下提取活动构造的定量参数时，其水平位移量精度能够达到厘米级，垂直位错量精度可能达不到厘米级，当垂直位错量小于8.0 m时，精度能够达到0.157 m。

核电厂转运-清洗间地震反应分析

刘旭晨, 李小军, 王晓辉, 陈苏, 于跃, 沈亮

转运-清洗间作为核电厂反应堆堆外换料系统中的主要设施，为反应堆换料操作提供了安全可靠的生物屏蔽空间，转运-清洗间采用的是双钢板重混凝土组合结构。本文基于有限元软件ABAQUS对转运-清洗间的抗震性能进行分析，包括地震动激励下结构的峰值应力、应变和动力特性。结果表明，在转运间的底部悬挑边缘部位存在应力集中，但是钢板、栓钉和重混凝土墙仍有充分的安全裕度。转运-清洗间的整体刚度较大，在设计基准地震动激励下结构反应的峰值加速度放大系数及峰值相对位移较小，结构具有良好的安全性和完整性，核电厂转运-清洗间的设计安全可靠。

地震-台风耦合作用下近海导管架平台动力响应分析

金宇航, 闫培雷, 郭恩栋, 吴厚礼, 何润泽, 王晓娜

针对地震-台风耦合作用下的近海导管架海洋平台，运用Morison方程将台风对导管架平台的拖曳力及波浪对导管架平台的拖曳力和惯性力施加在结构上，并在基底施加地震动，建立地震-台风耦合作用下的运动方程。通过模态分析，确定结构的基本自振频率，进而选取卓越频率与该频率较为接近的海底地震动进行输入。对通过数值模型计算得到的导管架平台动力响应，参考相关文献中的限值，对耦合作用下的平台进行安全评估，给出了近海导管架海洋平台在地震-台风耦合作用下的损伤状态评定标准。本文关于导管架平台动力响应的统计结果，对导管架结构性态设计具有一定参考意义。

基于Pushover分析方法的多层地铁车站地震反应研究

罗永鸿, 张梓鸿, 许成顺, 李洋

为系统研究多层地铁车站结构地震反应，本文采用地下结构Pushover分析方法对Ⅱ、Ⅲ类场地9座不同结构形式的地铁车站结构进行系列拟静力推覆分析。研究结果表明：中柱是多层地铁车站结构关键抗震构件，地震作用下易先于其他构件产生损伤甚至破坏，车站结构出现整体性塌毁主要是由于中柱首先产生剪切破坏而丧失竖向承载力导致的。中柱是地铁车站结构重要的竖向承力构件，侧墙是地铁车站结构主要水平承力构件。损伤演变速度及损伤累计程度排序为中柱>侧墙>板。对于多层地铁车站结构而言，结构底层中柱和侧墙通常承受更高的轴压作用，使其损伤和破坏先于上层构件。中柱顶、底端和墙、板交界位置在地震作用下极易产生损伤破坏，建议在抗震设计中对这些位置适当地进行加强处理。

消能减震技术在某公共建筑改造加固中的应用

舒蓉

本文以某公共建筑改造工程为背景，针对改造过程中存在的大量梁、柱承载力不足，且主控参数超限等问题，提出了在框架结构中适当位置增设黏滞阻尼器的加固方案，使改造后的结构形成消能减震体系，减小地震作用。采用有限元软件分析了加固方案下结构在多遇和罕遇地震作用下的时程反应，研究了消能减震效果。结果表明，经加固改造后，各主控参数均可满足现行规范要求，大幅度提高了罕遇地震作用下结构抗震性能；通过合理设置黏滞阻尼器，减小了地震作用，大幅度缩小了梁、柱加固范围。

水平排桩对土体振动抑制作用影响的试验研究

刘晶磊, 吴浩, 杨烁, 张政, 李春雨, 魏宝川

为研究水平放置排桩对土体振动幅值的抑制作用，采用控制变量法进行模型试验，将试验获得的时域信号通过傅里叶变换转换为频域信号，得到频域条件下土体振幅，并绘制土体振幅等值线图，对等值线图不同区域土体振幅进行分析，重点分析振幅显著位置处数值变化。研究结果表明，排桩布置区域上方土体振幅大于排桩布置区域外的土体振幅，沿桩长方向土体振幅大于垂直于桩方向土体振幅；在排桩布置区域上方，排桩对高频波引起的土体振动抑制作用较差，对低频波引起的土体振动抑制作用较明显；排桩埋深越小，对土体振动的抑制作用越明显；排桩布置区域填充率越大，对土体振动的抑制作用越明显；排桩桩径越大，对土体振动的抑制作用越明显。

基于MATLAB的定点形变观测数据时频分析软件设计及应用研究

杨志鹏, 陈秀清, 张御阳, 颜欢, 陈碧洪, 阮祥

为方便台站工作人员快速准确分析定点形变观测数据的时频响应特征，利用MATLAB软件研发了基于小波分析和同步挤压时频变换的交互式数据处理与成图软件包。该软件包遵循模块化设计原则，利用导入模块读取从中国地震前兆台网数据处理系统下载的原始数据，利用预处理模块对缺失数据进行插值补全，利用小波分解与重构模块从原始数据中提取待分析的目标信号分量，利用同步挤压时频分析模块对提取目标进行高精度时频分析，并在各模块关键节点中增加绘图功能，全部处理过程采用绘图-参数输入-绘图交互的方式进行，参数灵活可调，且每步计算结果直观清晰。应用该软件包对2020年1月至2021年6月西昌小庙台DSQ型水管仪和SS-Y型伸缩仪整时值采样数据进行固体潮时频计算，并与理论固体潮时频结果进行对比，结合时频辅助分析方法，从时频谱角度初步评价了2套仪器观测资料的质量情况，为台站日常数据跟踪分析提供了参考。

江苏省测震台网井下地震计方位角检测

宫杰, 张朋, 张扬, 张敏, 王佳, 居海华

为获取江苏省测震台网井下地震计精确方位角，架设地面参考地震计，将其精确指北，并与井下地震计检测结果进行对比，利用相关分析法计算22个深井台站精度较高的方位角。研究结果表明，受多因素制约，井下地震计检测结果普遍偏差较大，部分台站水平向分量几乎反向，如提井，需重新进行方位角检测；地面与井下地震计同频带有利于提高相关性，从而获取高精度检测结果；利用不同频带地震计进行井下地震计方位角检测时，对较宽频带地震计进行仿真处理尤为重要；溧阳2台站新建井下地震计检测结果表明相关分析法可应用于井下地震计方位角检测；尽可能选择台基噪声功率谱密度曲线具有明显波峰频段作为滤波频段，有利于提高地面与井下地震计观测数据相关性，提高方位角检测精度。

基于开源GIS的地震灾情速报信息收集与处置研究—以河南省地震局为例—以河南省地震局为例

王斐斐, 韩贞辉, 樊华, 宋鹏展

针对河南省灾情获取效率低的现实问题，设计基于QGIS的微信小程序，实现灾情速报员属性数据空间化，并自动分配拨打电话任务，灾情调查人员及时将通过拨打电话获取的灾情信息快速上报，实时动态展布，并快速统计灾情速报信息，生成地震有感范围图和地震灾情信息汇总报告，为地震抗震救灾指挥部决策提供支持，满足河南及邻区小震、弱震较多地区地震应急、应急演练工作需求，也为其他应急系统建设提供参考。