彭小波 李小軍

1）中國(guó)南京210014江蘇省地震工程研究院

2）中國(guó)北京100081中國(guó)地震局地球物理研究所

3）中國(guó)哈爾濱150080中國(guó)地震局工程力學(xué)研究所

汶川地震強(qiáng)震動(dòng)地面傾斜研究＊

彭小波1，3）李小軍2，3），

1）中國(guó)南京210014江蘇省地震工程研究院

2）中國(guó)北京100081中國(guó)地震局地球物理研究所

3）中國(guó)哈爾濱150080中國(guó)地震局工程力學(xué)研究所

根據(jù)三分量強(qiáng)震動(dòng)傳感器水平擺和豎向擺對(duì)傾斜的動(dòng)力響應(yīng)差異，利用譜比法計(jì)算出汶川MS8.0地震中近斷層強(qiáng)震動(dòng)的斷層法線方向和平行方向的同震地面傾斜.結(jié)果表明，本次地震中強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)臺(tái)處地面傾斜一般小于1°，影響頻段主要在0.1Hz以下，發(fā)生較大傾斜的臺(tái)站主要在距地表破裂跡線30km以內(nèi)，在100km之外或水平向加速度幅值均方根在200cm／s2以下時(shí)很少發(fā)生0.01°以上的同震地面傾斜.總體上看，上盤(pán)區(qū)域的傾斜值普遍小于下盤(pán)區(qū)域，法線方向傾斜值一般大于平行線方向傾斜值.位于前山斷裂與中央斷裂之間區(qū)域的綿竹清平臺(tái)譜比較低但平緩且頻帶較寬，可能反應(yīng)了該區(qū)域的運(yùn)動(dòng)特殊性，而汶川臥龍臺(tái)則顯示了上盤(pán)邊緣區(qū)域地面傾斜較大.逆沖段與走滑段臺(tái)站傾斜對(duì)比顯示，地面傾斜可能受局部場(chǎng)地條件影響較大.

強(qiáng)震動(dòng) 地面傾斜 譜比 傾斜特征

引言

地震引起的地面變形包括平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)分量（Bouchon，Aki，1982）.對(duì)于汶川MS8.0這樣的大地震，中央斷裂（北川—映秀斷裂）地表破裂延續(xù)約240km，前山斷裂（灌縣—江油斷裂）地表破裂延續(xù)約90km，位移量達(dá)6m（徐錫偉等，2008）.可以預(yù)期，在近斷層區(qū)域存在地面傾斜，這種傾斜可能造成或加劇巖體崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害，殘留的地面傾斜還可能對(duì)鐵路、高層建筑等的使用造成影響.但對(duì)于強(qiáng)震地面傾斜相關(guān)問(wèn)題，目前國(guó)內(nèi)研究得很少.趙斌等（2010）通過(guò)傾斜儀研究了該問(wèn)題，由于受到觀測(cè)數(shù)據(jù)少、震中距遠(yuǎn)和環(huán)境噪音等影響，結(jié)果不理想.而經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，廣泛分布于斷層附近的高性能寬頻帶數(shù)字強(qiáng)震動(dòng)儀器的記錄，提供了另一種分析地面傾斜的較好選擇（Liet al，2008）.在本次地震中，記錄到較高質(zhì)量臺(tái)站分布為：在距地表破裂跡線（徐錫偉等，2008）30km內(nèi)有10臺(tái)，50 km內(nèi)有13臺(tái)，100km內(nèi)有32臺(tái)，150km內(nèi)有53臺(tái).目前的強(qiáng)震動(dòng)儀一般只能記錄兩個(gè)相互垂直的水平向平動(dòng)量和一個(gè)豎向平動(dòng)量.但是研究表明，地面傾斜會(huì)對(duì)水平向平動(dòng)分量造成明顯影響（Graizer，1989，1991；Trifunac，Todorovska，2001），對(duì)實(shí)際地震記錄的分析也發(fā)現(xiàn)了這種影響（Boore，2001；Graizer，2006），這就提供了通過(guò)研究近斷層強(qiáng)震動(dòng)記錄來(lái)分析地面傾斜的可能.本文即以近斷層強(qiáng)震動(dòng)記錄數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)來(lái)研究汶川地震的地表傾斜情況.

1 地面傾斜的影響與估計(jì)

1.1 地面傾斜對(duì)傳感器的影響

根據(jù)強(qiáng)震儀傳感器在平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)存在的條件下的受力分析，水平和豎向傳感器的運(yùn)動(dòng)方程如式（1）—（3）所示（Graizer，2005，2006；Graizer，Kalkan，2009）.

式中，yi為儀器記錄的第i個(gè)傳感器的反應(yīng)，ωi和ξi是第i個(gè)傳感器的自振頻率和阻尼比，Xi是第i個(gè)方向的地面位移，φi和¨φi為地面繞Xi的傾斜和角加速度，θi為第i個(gè)傳感器的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，ri為第i個(gè)傳感器的擺長(zhǎng)，yi＝θi·ri.

通過(guò)對(duì)右側(cè)各項(xiàng)進(jìn)行分析后指出（Trifunac，Todorovska，2001；Graizer，2006；Wong，Trifunac，1977），對(duì)于現(xiàn)代自振頻率100Hz以上的短擺加速度傳感器，角加速度和軸間敏感性對(duì)傳感器的影響都可以忽略.但是其中的傾斜項(xiàng)對(duì)水平傳感器的影響始終存在，且不能忽略.而豎向傳感器中傾斜項(xiàng)的影響為二次項(xiàng)，在小轉(zhuǎn)動(dòng)情形下亦可以忽視.因此，運(yùn)動(dòng)方程簡(jiǎn)化為如下3個(gè)關(guān)系式：

從式（4）—（6）可見(jiàn)，加速度記錄中水平向?yàn)檎鎸?shí)的地面平動(dòng)和地面傾斜兩部分組成，而豎向記錄則主要受地面的豎向平動(dòng)控制.實(shí)際上，高精度數(shù)字強(qiáng)震動(dòng)儀仍然受到一些儀器噪音的影響，本文對(duì)此不展開(kāi)討論（Boore，Bommer，2005；Graizer，2010）.上式也說(shuō)明，當(dāng)一次地震發(fā)生后即使產(chǎn)生了永久傾斜，也不會(huì)引發(fā)強(qiáng)震動(dòng)儀下一次記錄的漂移.因?yàn)橛谰脙A斜表現(xiàn)為一個(gè)常偏量，下次記錄通過(guò)減去事前均值就消除了這種影響.

1.2 地面傾斜的估算方法

理論研究表明，地面傾斜與速度近似成比例（Bouchon，Aki，1982；Trifunac，Todorovska，2001），所以地面傾斜主要對(duì)水平向記錄的低頻部分產(chǎn)生影響，可以利用水平與豎向記錄的低頻差異來(lái)求地面傾斜值.估算地面傾斜的方法有基于譜比的方法和基于小波變換的方法（Graizer，2006；Chanerley，Alexander，2010）.這兩種方法存在很大的差異，基于小波分析的方法在一定程度上屬于剔除了引起地面永久位移的長(zhǎng)周期部分，但只能估計(jì)平均傾斜和殘余傾斜值，對(duì)傾斜的過(guò)程表現(xiàn)不足.本文采用Graizer（2006）提出的基于譜比的方法進(jìn)行計(jì)算分析，計(jì)算分析過(guò)程如下：

1）分別計(jì)算未校正三分量加速度記錄的傅里葉譜，并對(duì)譜進(jìn)行平滑化處理.采用5點(diǎn)平滑，平滑100次后分別得到低頻部分變化平緩的東西向、南北向和豎向地震動(dòng)平滑幅值譜SEW（ω），SNS（ω）和SUD（ω）.

2）計(jì)算水平向和豎向地震動(dòng)傅里葉幅值譜的比值REW（ω）和RNS（ω）.

當(dāng)受到地面傾斜影響時(shí)，由平滑幅值譜計(jì)算得到的譜比值在低頻段一般是單調(diào)減小的.

3）確定一個(gè)閥值，低頻部分譜比與該值相等時(shí)的頻率取為特征頻率，小于特征頻率的頻段主要受到地面傾斜的影響，當(dāng)?shù)皖l部分譜比均小于該閥值時(shí)則特征頻率取為0，認(rèn)為傾斜可忽略.

4）使用巴斯濾波器對(duì)水平分量進(jìn)行低通濾波，截止頻率為上一步確定的特征頻率，經(jīng)過(guò)濾波后的信號(hào)除以重力加速度常數(shù)即得以弧度表示的地面傾斜值，可進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為以“度”表示的傾斜值.

該方法中一個(gè)重要的參數(shù)就是閥值，因?yàn)榈孛鎯A斜會(huì)導(dǎo)致水平向記錄低頻分量異常偏高，此時(shí)REW（ω）和RNS（ω）將大于1，因此該閥值設(shè)置為大于1的值.但是如果該值取得過(guò)大，又會(huì)導(dǎo)致低估傾斜的情況，因此一般結(jié)合譜比特征和試算結(jié)果進(jìn)行設(shè)置.

1.3 汶川MS8.0地震的地面傾斜

汶川MS8.0地震主震中約有460個(gè)自由場(chǎng)地強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)記錄到地面運(yùn)動(dòng)（盧壽德，李小軍，2008），在離發(fā)震斷層500km以內(nèi)的臺(tái)站分布如圖1所示.其中空心三角形表示強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)站，兩條粗灰線分別表示中央斷裂地表破裂跡線（長(zhǎng)線）和前山斷裂地表破裂跡線（短線）.由于同震地面傾斜一般只在較大的震動(dòng)條件下發(fā)生，因?yàn)楸疚闹环治黾铀俣确逯禎M足以下條件的臺(tái)站記錄：水平向峰值大于等于100cm／s2，并且豎向峰值大于50cm／s2.經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)，滿足條件的臺(tái)站共有36個(gè)，其分布如圖1中星號(hào)所示，主要分布于Ⅶ度區(qū)以內(nèi).這些臺(tái)站中離地面破裂距離最遠(yuǎn)的為甘肅天水臺(tái)，約220km.

考慮到研究近斷層問(wèn)題時(shí)破裂面延伸的影響，把東西向和南北向加速度轉(zhuǎn)換為垂直于斷層的法線分量以及平行于斷層的平行分量，分別取東南向和東北向?yàn)檎?，斷層的走向取為北偏東46°.

按照上面描述的方法，針對(duì)以上數(shù)據(jù)選取閥值為2—5進(jìn)行試算.結(jié)果表明，計(jì)算得到的傾斜幅值可能出現(xiàn)較大差異，但是殘余傾斜值變化很小.根據(jù)試算結(jié)果，本文把該閥值設(shè)定為4，并討論取為3時(shí)的情況.表1中列出了閥值取為4時(shí)所有分析臺(tái)站的結(jié)果.

?

?

從表1中可以看到，特征頻率總體小于0.1Hz，也就是說(shuō)地面傾斜主要影響的是周期在10s以上的地震動(dòng)成分，而發(fā)生的地面傾斜角度普遍在1°以下.估算到的地面傾斜斷層法線方向上汶川臥龍臺(tái)（051WCW）最大，達(dá)到0.31°；平行于斷層方向的地面傾斜發(fā)生在什邡八角臺(tái)（051SFB），達(dá)到0.66°，可引發(fā)11cm／s2的加速度值.在分析的36個(gè)臺(tái)站中，斷層法線方向上有13個(gè)臺(tái)的最大傾斜估計(jì)值在0.01°以上，0.1°以上有4個(gè)臺(tái)站；斷層平行線方向上有15個(gè)臺(tái)的最大傾斜估計(jì)值在0.01°以上，0.1°以上的也是4個(gè)臺(tái)站.汶川臥龍臺(tái)（051WCW）、什邡八角臺(tái)（051SFB）和江油重華臺(tái)（051JYC）3個(gè)臺(tái)站沿?cái)鄬臃ň€方向和平行線方向的估計(jì)最大傾斜值都在0.1°以上，安縣塔水（051AXT）和綿竹清平臺(tái)（051MZQ）沿法線和平行線方向的估計(jì)傾斜值分別超過(guò)0.1°.從斷層距來(lái)看，這些臺(tái)站均在30km以內(nèi)，而在100km以外，很少發(fā)生大于0.01°的地面傾斜情況.

進(jìn)一步分析地面傾斜幅值與加速度峰值的關(guān)系，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)兩者之間明顯的線性相關(guān)性.水平向幅值的均方根值超過(guò)800cm／s2的3個(gè)臺(tái)站（汶川臥龍臺(tái)、綿竹清平臺(tái)和什邡八角臺(tái)）均發(fā)生了地面傾斜，幅值均在0.1°以上.水平向幅值的均方根值在200cm／s2以下時(shí)，很少發(fā)生地面傾斜.

2 計(jì)算結(jié)果分析

2.1 清平臺(tái)和八角臺(tái)

綿竹清平臺(tái)是本次地震中離中央斷裂的地表破裂跡線最近的強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)，在2km以內(nèi)；而什邡八角臺(tái)是離前山斷裂地表破裂跡線最近的臺(tái)站，在1km以內(nèi).在破裂出露的地方觀察到達(dá)到4m多的右旋走滑和逆沖錯(cuò)動(dòng)，因此可以期望附近地面發(fā)生一定程度的傾斜，這兩個(gè)臺(tái)站提供了一個(gè)很好的研究資料，圖2給出了兩者的地面傾斜結(jié)果，為了便于理解，均以加速度的形式給出.

圖2顯示了清平臺(tái)只有在平行于斷層方向發(fā)生了一定的地面傾斜，而斷層法線方向并沒(méi)有估計(jì)到傾斜；而八角臺(tái)則發(fā)生了相對(duì)較大的地面傾斜，其平行斷層方向傾斜引起的加速度約11cm／s2，斷層法線方向接近于4cm／s2，從約40s開(kāi)始，在65s左右時(shí)傾斜趨于穩(wěn)定，成為殘余傾斜量.中央斷裂上的錯(cuò)動(dòng)更大，但是傾斜量卻這么小，似乎不符合一般的常理，考慮到清平臺(tái)位于前山斷裂與中央斷裂之間，也存在著中間這一塊發(fā)生整體平動(dòng)而不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)的可能，但是經(jīng)過(guò)對(duì)其譜比曲線的分析，發(fā)現(xiàn)其具有特殊性.

從圖3中可以看到，清平臺(tái)的斷層法線方向譜比在1Hz之前有很長(zhǎng)一段稍小于但很接近于4.其形狀與圖4中八角臺(tái)相比很相似，開(kāi)始比較平穩(wěn)，然后在某個(gè)頻段迅速下降至接近于1.當(dāng)閥值取為4來(lái)計(jì)算時(shí)，清平臺(tái)斷層法線方向的特征頻率就成為0，估算不出傾斜情況.把閥值取為3，則可得到法線方向的特征頻率約為0.3Hz.此時(shí)的傾斜估算結(jié)果如圖5所示.

與圖2進(jìn)行對(duì)比，八角臺(tái)的斷層法線方向和平行方向的結(jié)果變化很小，清平臺(tái)的平行向結(jié)果也變化很小.但是其法線方向卻發(fā)生了巨大的變化，此時(shí)估計(jì)出的地面傾斜引起的加速度超過(guò)70cm／s2，約相當(dāng)于4.47°.同時(shí)也注意到其殘余傾斜量相對(duì)很小，這可能表明位于前山斷裂與中央斷裂之間的清平臺(tái)在強(qiáng)震過(guò)程中，在斷層法線方向上發(fā)生了較大程度的地面傾斜運(yùn)動(dòng).但是經(jīng)過(guò)對(duì)該臺(tái)的記錄進(jìn)行基線校正之后，重新計(jì)算得到的譜比值在平行方向有較大變化而在法線方向幾乎沒(méi)有發(fā)生變化，如圖6所示.校正后的加速度積分得到的法線方向速度表現(xiàn)出明顯的大脈沖而位移則包括約1.2m的永久位移值；平行線方向速度脈沖相對(duì)較小，永久位移也只有約0.6m，只比豎向永久位移值約0.5m大20%.考慮到造成速度大脈沖和永久位移的主要為低頻分量，因此使用閥值為3時(shí)得到的清平臺(tái)法線方向傾斜結(jié)果應(yīng)該是估高了，使用閥值4更為合適.八角臺(tái)具有明顯的殘余傾斜情況，并且平行向的值要大，這除了與所處場(chǎng)地有關(guān)外，還可能與局部斷層錯(cuò)動(dòng)形式有關(guān).

2.2 斷層法向與平行向傾斜比較

比較表1中地面傾斜幅值可知，有7個(gè)臺(tái)站的斷層法線方向的值小于平行線方向的值，而其余10個(gè)臺(tái)基本上是法線方向傾斜占優(yōu)（包括綿竹清平臺(tái)），這可能與斷層錯(cuò)動(dòng)的形式有關(guān).汶川地震斷層錯(cuò)動(dòng)的情況是西南段逆沖為主，東北段右旋走滑占優(yōu)，而在西南段臺(tái)站較多，因此總體上呈現(xiàn)出法線方向傾斜占優(yōu)的情況.但是仍然需要強(qiáng)調(diào)的是，根據(jù)強(qiáng)震記錄儀進(jìn)行地面傾斜估計(jì)，實(shí)際上估算的是強(qiáng)震儀所在平臺(tái)的傾斜情況，而很多臺(tái)站并非建立在基巖上，并且地形也比較復(fù)雜，因此傾斜情況可能極大地受到局部場(chǎng)地條件的影響，如什邡八角臺(tái)離西南段斷層很近，但是其斷層平行線的傾斜估計(jì)值要比法線大2倍多.

2.3 上下盤(pán)傾斜結(jié)果的比較

綿竹清平臺(tái)和什邡八角臺(tái)是下盤(pán)中離地表破裂跡線最近的臺(tái)站，發(fā)生了比較大的地面傾斜過(guò)程，尤其是什邡八角臺(tái)還出現(xiàn)了較大的殘余傾斜量.另外下盤(pán)上江油重華臺(tái)和安縣塔水臺(tái)也有較大的殘余變形；而位于上盤(pán)離斷層地表破裂跡線約27km的茂縣桃平臺(tái)（051MXT）和茂縣南新臺(tái)（051MXN）的估計(jì)值相對(duì)要小很多，最大只有0.05°，這有可能是由于上盤(pán)的整體逆沖所致.而在斷層跡線西南端29km處的汶川臥龍臺(tái)則發(fā)生了較大的地面傾斜，這可能是由于上盤(pán)逆沖部分引起的位錯(cuò)向變形較小的西南部分的過(guò)渡所引起.但是與其情況接近的下盤(pán)上位于基巖上的郫縣走石山臺(tái)（051PXZ）并沒(méi)有估算出地面傾斜.

2.4 逆沖段和走滑段傾斜比較

根據(jù)地表破裂調(diào)查結(jié)果，北川縣曲山鎮(zhèn)以北右旋走滑分量明顯大于垂直分量（徐錫偉等，2008）.選取均位于下盤(pán)且到中央破裂跡線距離相近的安縣塔水臺(tái)和江油重華臺(tái)進(jìn)行比較，前者位于逆沖占優(yōu)的西南側(cè)，后者位于走滑占優(yōu)的東北側(cè).

從圖7來(lái)看，安縣塔水臺(tái)的斷層法線方向傾斜的幅值和殘余值都要明顯大于與斷層平行方向的傾斜分量，而江油重華臺(tái)則是沿?cái)鄬臃ň€方向和平行方向的傾斜程度的幅值和殘余值的絕對(duì)值都比較接近，這兩個(gè)臺(tái)站傾斜結(jié)果的差異可能與斷層的錯(cuò)動(dòng)形式相關(guān).由于錯(cuò)動(dòng)形式的差異，逆沖段與走滑段之間可能存在轉(zhuǎn)動(dòng)的情況，但是李宏男（1997）的研究指出，轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)記錄的影響主要在5Hz以上，因此這里首次影響可忽略.但有的臺(tái)站并不符合這一特征，如茂縣南新臺(tái)位于上盤(pán)逆沖段，但走滑向傾斜較大，因此不能排除局部場(chǎng)地條件的影響，對(duì)此仍需要進(jìn)一步研究.

2.5 譜比與傾斜

表1中統(tǒng)計(jì)了各個(gè)臺(tái)站小于特征頻率的頻段上的最大譜比與平均譜比值，經(jīng)過(guò)分析發(fā)現(xiàn)這兩個(gè)值與傾斜值之間并不存在比例關(guān)系，如發(fā)生較大傾斜的什邡八角臺(tái)的這兩個(gè)值比理縣木卡臺(tái)（051LXM）的小很多，但后者的傾斜卻要小很多.這可能不僅與譜比的幅值和均值有關(guān)，而且與加速度記錄的大小，以及低頻部分特性有關(guān).什邡八角臺(tái)平均譜比較小，但是其加速度幅值比后者要大很多且譜比更平緩，因此計(jì)算出的特征頻率就高于后者.

3 討論與結(jié)論

本文根據(jù)強(qiáng)震儀水平向和豎向傳感器對(duì)地面傾斜響應(yīng)的差異，使用譜比法估算了汶川MS8.0地震中強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)處的地面傾斜峰值和殘余值，研究得到如下認(rèn)識(shí)：

1）特征頻率一般在0.1Hz以下，30km內(nèi)的強(qiáng)震動(dòng)記錄中包含較大的地面傾斜結(jié)果，但是幅值一般小于1°.在100km以外的記錄中很少有0.01°以上的傾斜值，水平向均方加速度峰值在200cm／s2以下時(shí)，亦很少觀測(cè)到地面傾斜，特征頻率以下頻段的平均譜比同傾斜的大小沒(méi)有直接相關(guān)性.

2）位于中央斷裂與前山斷裂之間的綿竹清平臺(tái)的譜比值具有特殊性，其均值較小但是平緩且持續(xù)較長(zhǎng)頻段，適當(dāng)降低譜比來(lái)估算地面傾斜時(shí)，發(fā)現(xiàn)沿?cái)鄬臃ň€方向的傾斜幅值有極大增加，但實(shí)際上主要受到該處較大的永久位移影響，因此閥值的選取應(yīng)該考慮這一特點(diǎn).

3）從傾斜的方向性來(lái)看，斷層的法線方向的值總體上要高于平行線方向，而從上下盤(pán)的對(duì)比來(lái)看，上盤(pán)近斷層區(qū)域的傾斜相對(duì)較小，可能與其整體抬升有關(guān).而處于抬升邊緣的臥龍臺(tái)顯示傾斜值較大，從以逆沖為主和走滑為主的區(qū)域來(lái)看，傾斜形式?jīng)]有明顯的規(guī)律性.

李宏男.1997.關(guān)于地震動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)分量的研究［J］.沈陽(yáng)建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào)，7（1）：89－93.

盧壽德，李小軍（主編）.2008.汶川8.0級(jí)地震未校正加速度記錄［M］.北京：地震出版社：1－600.

徐錫偉，聞學(xué)澤，葉建青，馬保起，陳杰，周榮軍，何宏林，田勤儉，何玉林，王志才，孫昭民，馮希杰，于貴華，陳立春，陳桂華，于慎鄂，冉勇康，李細(xì)光，李陳俠，安艷芬.2008.汶川MS8.0地震地表破裂帶及其發(fā)震構(gòu)造［J］.地震地質(zhì)，30（3）：894－926.

趙斌，呂品姬，陳志遙，李正媛，譚凱.2010.汶川MS8.0地震同震傾斜應(yīng)變變化分析［J］.大地測(cè)量與地球動(dòng)力學(xué)，30（3）：17－21.

Boore D M.2001.Effect of baseline corrections on displacements and response spectra for several recordings of the 1999 Chi－Chi，Taiwan，earthquake［J］.Bull Seism Soc Amer，91（5）：1199－1211.

Boore D M，Bommer J J.2005.Processing of strong－motion accelerograms：Needs，options and consequences［J］.Soil Dyn Earthq Eng，25（2）：93－115.

Bouchon M，Aki K.1982.Strain，tilt，and rotation anssociated with strong ground motion in the vicinity of earthquake faults［J］.Bull Seism Soc Amer，72（5）：1717－1738.

Chanerley A A，Alexander N A.2010.Obtaining estimates of the low－frequency‘fling’instrument tilts and displacement timeseries using wavelet decomposition［J］.Bull Earthq Eng，8（2）：231－255.

Graizer V M.1989.On inertial seismometry［J］.Izvestiya Earth Physics，25（1）：26－29.

Graizer V M.1991.Inertial seismometry methods［J］.Izvestiya Earth Physics，27（1）：51－61.

Graizer V M.2005.Effect of tilt on strong motion data processing［J］.Soil Dyn Earthq Eng，25（3）：197－204.

Graizer V M.2006.Tilts in strong ground motion［J］.Bull Seism Soc Amer，96（6）：2090－2102.

Graizer V M，Kalkan E.2009.Resoponse of pendulums to complex input ground motion［J］.Soil Dyn Earthq Eng，28（8）：621－631.

Graizer V M.2010.Strong motion recordings and residual displacement：What are we actually recording in strong motion seismology［J］.Seism Res Lett，81（4）：635－639.

Li X J，Zhou Z H，Yu H Y，Wen R Z，Lu D W，Huang M，Zhou Y N，Cu J W.2008.Strong motion observations and recordings from the great Wenchuan earthquake［J］.Earthq Eng Eng Vib，7（3）：235－246.

Trifunac M D，Todorovska M I.2001.A note on the useable dynamic range of accelerographs recording translation［J］.Soil Dyn Earthq Eng，21（4）：275－286.

Wong H L，Trifunac M D.1977.Effect of cross－axis sensitivity and misalignment on response of mechanical－optical accelerograhps［J］.Bull Seism Soc Amer，67（3）：929－956.

彭小波 江蘇省地震工程研究院工程師.2011年中國(guó)地震局工程力學(xué)研究所畢業(yè)，獲博士學(xué)位.主要研究領(lǐng)域?yàn)閺?qiáng)震動(dòng)特性分析及應(yīng)用、震源過(guò)程反演等.現(xiàn)從事地震工程科學(xué)研究和工程應(yīng)用工作.

注：孟令媛、李宇彤、鄭建常、蔣海昆、王秀英、宋美琴等的簡(jiǎn)介分別見(jiàn)本刊：Vol.33，No.4；Vol.30，No.4；Vol.29，No.4；Vol.17，No.4；Vol.31，No.6；Vol.33，No.5.

Study of ground surface tilts from strong motion records of the Wenchuan earthquake

Peng Xiaobo1，3）Li Xiaojun2，3），
1）Earthquake Engineering Institute of Jiangsu Provencie，Nanjing210014，China
2）Institute of Geophysics，China Earthquake Administration，Beijing100081，China
3）Institute of Engineering Mechanics，China Earthquake Administration，Harbin150080，China－

Based on the difference of dynamic response to tilts between horizontal pendulums and vertical pendulum，spectral ratio method was applied to estimate the coseismic surface tilts deduced from strong motion records of the Wenchuan earthquake.The result shows that the ground surface tilts are generally less than 1degree and mainly appears within 30km to fault rupture surface traces，while rarely discovered in the area outside 100km or root－mean－squared horizontal peak accelerations are less than 200cm／s2.The frequency band influenced by tilts is less than 0.1Hz.In general，tilts in hanging wall is greater than that in footwall in near fault areas，and tilts in normal direction of fault is less than those in parallel direction.The spectral ratio of Qingping station located between central fault and front mount fault is relatively low and stable，which may imply ae special movement feature of the area.The tilts of Wolong station may be controlled by deformation transition from the hanging wall to laterally stationary area.Comparison of tilts between the stations at reverse and strike slip fault segments showed that the tilts may be influenced by local site condition.

strong motion；ground surface tilt；spectral ratio；tilt characteristics

10.3969／j.issn.0253－3782.2012.01.006

P315.2

A

彭小波，李小軍.2012.汶川地震強(qiáng)震動(dòng)地面傾斜研究.地震學(xué)報(bào)，34（1）：64－75.

Peng Xiaobo，Li Xiaojun.2012.Study of ground surface tilts from strong motion records of the Wenchuan earthquake.Acta Seismologica Sinica，34（1）：64－75.

國(guó)家自然科學(xué)基金重大研究計(jì)劃項(xiàng)目（90715038，91015001）和國(guó)家科技支撐計(jì)劃課題（2009BAK55B05）資助.

2011－03－14收到初稿，2011－09－07決定采用修改稿.

e－mail：beerli＠vip.sina.com