(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210838974.1 (22)申请日 2022.07.18 (71)申请人 武汉大学 地址 430072 湖北省武汉市武昌区八一路 299号 (72)发明人 杜文琪　刘晴阳　李典庆　 (74)专利代理 机构 武汉科皓知识产权代理事务 所(特殊普通 合伙) 42222 专利代理师 俞琳娟 (51)Int.Cl. G01V 1/28(2006.01) G01V 1/24(2006.01) G01V 1/30(2006.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 17/16(2006.01) (54)发明名称 基于地震物理机制的空间互相关多点地震 动模拟方法及装置 (57)摘要 本发明提供基于地震物理机制的空间互相 关多点地震动模拟方法及装置， 能够可靠地模拟 在时域和频域均具有相关性的地震动。 方法包 括： 步骤1、 由水平分层地壳速度模型计算得到广 义地球介质系数矩阵A， 进一步计算得到广义位 移矢量Y； 步骤2、 计算层间的Haskell传播矩阵H； 步骤3、 基于给定有限断层模型创建每个子元的 应力‑位移矩阵YS； 步骤4、 创建与有限断层模型 子元数量一样的地表的广义位移矢量YDB和无限 深处的广义位移矢量YSC， 分别向震源处通过 Haskell传播矩阵H向震源处计算， 两者求插值使 其等于震源的应力 ‑位移矩阵YS， 从而求得每个 子元产生的位移时间过程； 步骤5、 对所有子 元产 生的位移时间过程向叠加， 得到最终的地震动位 移时间过程。 权利要求书4页 说明书7页 附图3页 CN 115220093 A 2022.10.21 CN 115220093 A 1.基于地震物理机制的空间互相关多点 地震动模拟方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤1、 由水平分层地壳速度模型计算得到广义地球介质系数矩阵A， 进一步计算得到 广义位移矢量Y； (1)广义地球介质系数矩阵A为： 式中， ρ 为地壳密度， ω为角频率， k 为慢度， λ和 μ为 Lame常量； (2)由矩阵A的特 征向量组成矩阵L： 式中， α 和β 计算由下式计算： (3)由下式计算得到应力 ‑位移矩阵Y， 其每一项对z求 导得到变化 量Δys； Y(z)＝L(z)·E(z)·c， 式中， z为垂直深度， c为四维常数向量： c＝[c1 c2 c3 c4]T， c1‑4为待求解的未知数； 步骤2、 计算层间的Haskel l传播矩阵H； 步骤3、 基于给定有限断层模型创建每 个子元的应力 ‑位移矩阵YS； 步骤4、 创 建与有限断层模型子元数量一样的地表的广义位移矢量YDB和无限深处的广 义位移矢量YSC， 分别向震源处通过Haskell传播矩阵H向震源处计算， 两者求插值使其等于 震源的应力 ‑位移矩阵YS， 从而求得每 个子元产生的位移时间过程； 步骤5、 对所有子元产生的位移时间过程向叠加， 得到最终的地震动位移时间过程。权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115220093 A 22.根据权利要求1所述的基于地震物理机制的空间互相关多点地震动模拟方法， 其特 征在于： 其中， 在步骤2中， Haskel l传播矩阵由如下公式计算： H(h)＝L(h)·E(h)·L‑1(0)， 式中， h为在均匀层内传播的直线距离 。 3.根据权利要求1所述的基于地震物理机制的空间互相关多点地震动模拟方法， 其特 征在于： 其中， 在步骤3中， 先从Brune  STF、 Liu STF、 Hartzell  Yoffe STF、 三角形STF中选择合 适函数的震源时间函数， 然后基于平面或者 曲面有限断层模型创建每个子元 的应力‑位移 矩阵YS。 4.根据权利要求1所述的基于地震物理机制的空间互相关多点地震动模拟方法， 其特 征在于： 其中， 在步骤4中， 地表的广义位移矢量YDB中的应力项假设为0， 无限深处的广义位移矢 量YSC中的位移项假设为0 。 5.根据权利要求1所述的基于地震物理机制的空间互相关多点地震动模拟方法， 其特 征在于： 其中， 在步骤4中， 地表的广义位移矢量YDB向下传播厚度为h的均质层时乘以该层的 Haskell传播矩阵H(h)； 无限深处的广义位移矢量YSC向上传播厚度为h的均质层时乘以该层 的Haskel l传播矩阵H( ‑h)。 6.根据权利要求1所述的基于地震物理机制的空间互相关多点地震动模拟方法， 其特 征在于： 其中， 在步骤5中， 通过地震动位移时间过程对时间求一次导能够得到位移时间过程， 对时间求 二次导能够得到加速度时间过程。 7.根据权利要求1所述的基于地震物理机制的空间互相关多点地震动模拟方法， 其特 征在于： 其中， 在步骤5中， λ和 μ采用如下公式计算： 式中， VP为地壳P波波速， VS为地壳S波波速。 8.基于地震物理机制的空间互相关多点 地震动模拟装置， 其特 征在于， 包括： 位移矢量计算部， 由水平分层地壳速度模型计算得到广义地球介质系数矩阵A， 进一步 计算得到广义 位移矢量Y； (1)广义地球介质系数矩阵A为：权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115220093 A 3