同震滑坡空间分布的断层效应及动力学过程
文献类型：学位论文
| 作者 | 李文萍 |
| 答辩日期 | 2025-06 |
| 文献子类 | 学术型学位 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 高星 |
| 关键词 | 强震 同震滑坡 泸定 断层 地震动 |
| 学位名称 | 博士 |
| 学位专业 | 地图学与地理信息系统 |
| 英文摘要 | 地震引发的同震滑坡是世界上最具灾难性的次生地质灾害之一，当地震波传播至地表岩体或土层时，会诱发强烈的应变和结构破坏，从而触发同震滑坡。深入理解地震与滑坡的相互作用机制，有利于推动地震触发滑坡机制的跨学科研究，并为滑坡灾害预测、震后高风险区承载力评估及应急响应提供更为科学、系统的理论支撑。大量振动台实验表明不同振动形式对边坡的影响具有差异性，同时实际同震滑坡的空间分布也受发震断层的影响。然而，不同类型断层引发的地震中，同震滑坡的分布模式尚缺乏详细的分析，相应的地震动力学过程行为特征也未进行充分对比研究。针对以上问题，本文选取多次具有代表性的强震事件，深入分析了不同断层类型与同震滑坡之间的复杂关系。 本研究先以2022 年泸定典型走滑型地震为案例，对比分析了震前和同震滑坡在地形、断层距及面积-频率分布的差异，以揭示断层对同震滑坡分布的作用。然后以断层性质为切入点，整合并完善了全球1990 年以来的大地震事件（MW >6.0）相应的同震滑坡编录，采用反伽马曲线确定了不同类型断层诱发的同震滑坡编录的面积-频率分布统计特性，基于GIS 空间分析手段分析了三种类型地震中同震滑坡在断层上下盘、断层距以及断层方向上空间分布模式的异同点。此外，基于FLAC3D（Fast Lagrangian Analysis of Continua 3D）数值模拟结果和已有震源破裂模型，分析了不同类型地震的动力学过程行为特征。主要结论如下： （1）针对地震运动与同震滑坡分布关系仍不清晰的问题，基于震前和同震滑坡数据，利用差分干涉合成孔径雷达（D-InSAR）技术监测了地震同震形变，采用点源模型进行了震源机制反演，构建了有限断层模型，分析了地面运动与同震滑坡分布之间的联系。基于灾害勘查数据、Google Earth 和 GF-06 影像，获得了2022 年9 月 5 日四川泸定地震震区IX 烈度区的震前和同震滑坡数据，从地震因子（震中距）、地形因子（高程、坡度和坡向）和地质因子（地层岩性）三个方面对比分析，引出了断层对同震滑坡空间分布的控制作用。研究结果表明同震滑坡更容易发生在海拔较高、风化严重或岩性较软以及断层上盘区域，整体沿断层上下盘呈线性分布，且随着断层距的增加，同震滑坡的密度和规模逐渐减小。同震滑坡在断层两盘分布差异的原因主要是地震造成的地表同震形变和地下运动的不同，同震滑坡在地表同震形变较大或是地下运动较强的区域密度较高。此外，走滑断层诱发的同震滑坡在断层两盘都表现出较高的集中度，而在逆冲断层诱发的地震事件中，同震滑坡的空间分布具有显著的上盘效应。 （2）针对不同类型断层对同震滑坡的作用仍不明确的问题，完善了全球多次强震事件中同震滑坡编录，解析了相同发震断层的地震中同震滑坡空间分布模式的共性和不同发震断层的地震中同震滑坡空间分布模式的异同。基于现存同震滑坡数据库和分散的同震滑坡编录，整合了1900 年以来全球MW > 6.0 的18次强震的同震滑坡编录，从面积-频率特性、断层距效应、断层上下盘效应及断层方向效应四个方面系统概述了不同类型断层引发的地震中同震滑坡空间分布特征。研究发现，断层类型影响滑坡的面积-频率分布特性。在斜滑、倾滑和走滑地震中，同震滑坡规模依次减小，且小型滑坡与大型滑坡的比率依次增大。同时，各类型地震事件均表现出滑坡密度随断层距增加而递减，但走滑型地震中同震滑坡多集中于距断层10 km 以内区域，而斜滑型地震中同震滑坡分布则受断层活动（走滑或倾滑主导性）影响，倾滑型地震中同震滑坡在不同断层距区间分布较均匀。斜滑和倾滑地震中同震滑坡主要集中于上盘，且上盘滑坡面积与体积较大，而走滑型地震中同震滑坡则在两盘分布相近且规模较小。三种类型地震中同震滑坡的数量分布上都在垂直于断层走向的方位具备发育优势，斜滑和走滑地震中同震滑坡的优势发育方位都是垂直于断层滑动方向，在倾滑地震中则在平行于断层滑动方向发育。 （3）针对不同类型断层作用下同震滑坡的空间分布差异的动力学过程尚未得到充分阐明的问题，从地震的地震动行为特征和动力学稳态两个方面，对比了不同断层引发的地震中地震动力学过程行为特征，阐述了同震滑坡分布模式的动力学过程。基于FLAC3D构建了16 个地震的数值模型，再现了地震波传播过程，结合已有震源破裂模型，进一步分析了地震的动力学稳态特征，揭示了不同断层类型地震的动力学行为模式。对于地震动时间历程，综合地震中位移、速度、加速度和应力时程特征的分析，发现斜滑地震在断层上盘的地震动强度大于下盘或与下盘接近，倾滑地震在断层上盘的地震动强度大于下盘或与下盘接近，走滑地震在断层上盘与下盘地震动强度差异无明显规律，但上下盘地震动强度相近的情况居多。对于动力学稳态，斜滑地震的滑动位移范围最广，位移值随断层距增大而减小；倾滑地震的滑动位移在各断层距区间内的均值较接近；走滑地震的滑动位移值介于另外两类地震之间，且在断层两盘对称分布。另外，斜滑和倾滑地震的峰值地面加速度（PGA）影响区域更大，走滑型地震的PGA 范围较窄。结合三类地震中同震滑坡的空间分布规律，发现地震动强度与同震滑坡密度存在一定的协同性，地震动越强，同震滑坡密度越高。走滑地震中的滑动位移变化模式与同震滑坡分布具有显著空间协同特征，而倾滑和走滑地震的PGA 分布与同震滑坡空间分布呈现一定的空间关联性。 本文在同震滑坡空间分布的研究中考虑了断层类型的影响，并分析了地震的动力学过程行为特征，解析了断层与滑坡之间的复杂关系，为地震灾害的综合防治提供科学依据。 |
| 学科主题 | 地图学与地理信息系统 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 190 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/217348]  |
| 专题 | 地理科学与资源研究所_研究生部 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 李文萍. 同震滑坡空间分布的断层效应及动力学过程[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院大学. 2025. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
浏览0
下载0
收藏0
其他版本
除非特别说明，本系统中所有内容都受版权保护，并保留所有权利。