新疆地区地震活动频繁，地质条件复杂，局部场地条件对地震产生的强地面运动和工程震害有重要影响。本文基于区域剪切波速分布和场地分类资料，研究了新疆地区场地覆盖土层对区域地震危险性的影响。使用中国第五代地震动参数区划图中的潜在震源三级划分方法和Bindi等提出的区域地震动衰减模型，基于新疆地区场地剪切波速分布和场地分类，给出了新疆地区基岩Ⅰ1类场地（VS30=742 m/s）和实际场地的50年超越概率63%、10%和2%的地震动峰值加速度（PGA）及周期为0.2 s、0.5 s和1 s的反应谱加速度（Sa）的危险性结果。根据地震危险性分析结果考察了不同超越概率下新疆地区Ⅱ类和Ⅲ类场地相对于Ⅰ1类场地的地震危险性差异，统计得到土层场地的不同概率水平的地震动参数调整系数。结果表明：受场地覆盖土层影响，PGA以及0.2 s、0.5 s和1 s的反应谱加速度在塔里木和准噶尔盆地等土层较软地区有明显放大作用，而在阿尔泰山、天山和昆仑山脉等硬岩地区，相同概率水平的地震动参数有明显的降低。Ⅱ类和Ⅲ类场地反应谱加速度调整系数，在不同周期的调整系数相差较大，呈现出随周期的增大先增大再减小的规律，在周期为0.4 s时调整系数为最大，显示出场地影响在不同周期的显著差异；对于不同超越概率水平，II、III类场地的地震动调整系数几乎相同，这表明场地调整系数受区域地震危险性水平的影响较小。与五代图的平均调整系数相比，新疆地区I1类场地的调整系数偏小，而Ⅲ类场地的调整系数则偏大。本研究对于抗震设防考虑区域场地条件的影响具有参考价值。
基于云南地震台网近震波形资料和两种区域速度模型，利用CAP方法反演了2023年12月2日芒市地震序列中MS5.0主震和4次ML≥3.5余震的震源机制解和震源深度，然后采用sPL深度震相进一步测定了震源深度，最后综合震源深度、地震烈度和地震重定位等结果探讨了此次芒市地震的发震机理。结果表明：芒市MS5.0主震为走滑型地震兼具正断分量，最佳双力偶机制解为节面I：89°/78°/−20°；节面Ⅱ：183°/70°/−167°。4次ML≥3.5余震为走滑兼逆冲型或逆冲型地震，最佳双力偶机制解均存在NE走向节面，该节面的走向/倾角/滑动角平均值约为247°/65°/26°，与芒市地震序列震中分布走向和地震烈度长轴走向比较一致。MS5.0主震与4次ML≥3.5余震震源深度在5—7 km范围内，说明震区内地震主要发生在上地壳浅部。鉴于此次地震发生在水库库区且地震时库区处于高水位、震源分布较浅和主余震震源机制解明显不一致等因素，本研究初步推测库区流体作用可能促进了此次地震的发生，且主震破裂引起局部应力调整导致临近断层滑动使得本次地震序列余震的优势分布方向沿NE向展布。
针对近断层山岭隧道地震响应，基于一种间接边界元-有限元耦合（IBEM-FEM）方法，实现了千米尺度复杂场地放大效应到厘米尺度隧道截面动态损伤的跨尺度高效分析和规律揭示。采用基于等效脉冲模型的合成方法获取具有不同脉冲特性的近断层地震动，验证了地震动合成方法和结构响应耦合模拟方法的有效性和准确性；开展精细化数值模拟研究，重点分析了近断层脉冲型地震动的速度脉冲特性和脉冲参数对地形效应下山岭隧道地震响应的影响规律。结果表明：隧道衬砌结构的损伤程度随着脉冲幅值的增加而增大，相比于方向性效应，滑冲效应对脉冲幅值的变化更为敏感，在斜入射和高幅值脉冲下会引发更严重的结构破坏；隧道结构的损伤程度随着脉冲周期的增加而减小，方向性效应对脉冲周期变化更为敏感；在脉冲斜入射条件下，隧道结构损伤程度随着脉冲个数增加而增大。
CO2地质埋存（GCS）是各国缓解温室气体效应、实现“双碳目标”的重要手段。然而，向地层中大规模或过大速率地注入CO2可能使注入地层超压，进而改变断层或先存裂缝的抗剪强度，引起地面变形和诱发地震，给GCS工程带来环境风险。评估CO2注入引起的地质力学效应是GCS风险评估不可或缺的内容。本研究基于夹杂理论和格林函数方法，发展了前人的单断层力学评估方法，使其能够评估三条断层切穿型储层的大规模CO2注入问题。基于本研究提出的解析解开发了函数封装的模块化PYTHON脚本工具程序，使之可采用库仑破坏应力评估断层滑动段的埋深分布和断层最大滑动段长度，进而初步评估不同注入工况和场地条件下可能引发的最大诱发地震震级，识别最大诱发地震震级的主要受控因素。基于对案例解析解的分析得出以下几点结论：注入使得水平位移集中在断层左右同时与储层和围岩（上覆和下伏地层）接触的埋深段，而垂向位移随深度匀滑递变。由于侧限作用，注入导致储层同时向盖层和底层两个方向膨胀；注入导致储层内水平方向的应变增量为负而垂向应变增量为正。水平正应变显著集中于断层上盘的下伏围岩和断层上盘的上覆围岩中，垂直正应变亦有类似规律但符号相反；储层膨胀导致储层内岩石受压缩正应力作用。水平正应力仅在断层上盘的储层下伏围岩和断层下盘的储层上覆围岩中局部范围为正值，而垂直正应力在断层与储层相交段的附近围岩区出现应力集中，可见这些部位围岩受拉张作用。CO2注入导致切应力增量在断层的四个奇异点附近集中。断层地震风险（最大滑动段长度、最大诱发地震震级）与断层相对于注入中心的距离有关，受控的主要力学参数包括Biot系数、泊松比以及初始应力和孔隙压力。
基于2013年天水地区内地震台的地球物理场资料异常变化情况，对地球物理定点观测资料进行分析，2个台站（天水地电台、武山台）、4个测项（天水地电阻率、武山1号泉水氡、武山22号井水氡和武山竖直摆钻孔倾斜）在岷县—漳县MS6.6地震前出现异常变化。在分析原始数据变化基础上，利用归一化速率方法、从属函数方法和潮汐因子方法，分别提取地电阻率、模拟水氡、钻孔倾斜在岷县—漳县地震前后的异常变化，利用断层虚位错模型总结地球物理场异常与岷县—漳县地震的对应关系。结果显示：岷县—漳县地震前天水台4项资料异常为地震前兆异常，具有清晰的时空演化特征，可能与区域构造应力场在孕震阶段的加卸载作用密切相关，能够真实反映区域地下介质的变化，总结震前地球物理场异常变化对建立天水地区地震预测指标体系具有重要意义。
使用首都圈地区电磁台网部分台站的长周期大地电磁数据，反演得到了首都圈地区的深部电性结构，该结果与前人使用地震、电磁、重力等资料得到的研究区地下结构具有较好的一致性。研究表明首都圈地区的地震学莫霍面附近也存在着电阻率变化特征，为了解首都圈地区eMoho分布情况，本文采用对反演所得的电阻率曲线求取一阶导数的方式来刻画测点下方的电性莫霍面的深度位置，通过建立三类地层模型验证了该方法的可行性，并对实测资料反演结果求取一阶导数，结果凸显了电性莫霍面的分布，所得电性莫霍面与地震、重力等资料得到的莫霍面在深度分布上整体基本一致。结合前人的研究，推测在华北部分地区出现的高导薄层可能归结于下地壳物质部分熔融后发生重新结晶分异所导致的硫化物富集。大连台、无棣台下方壳-幔电阻率变化有别于理论模型，这可能是由于临海地区的特殊岩石圈结构，无棣台下方的低阻特征推测可能是该台站下方存在一个软流圈物质上涌通道。
本研究聚焦于华北地区小震级（ML≤3.0）地震事件，利用K-近邻算法（KNN）、自适应提升算法（AdaBoost）和轻量级梯度提升机算法（LGBM）对天然地震、人工爆炸以及矿震塌陷事件进行类型识别，得到了较好的效果。对地震事件波形记录和时频谱进行分析，提取了时间、P/S幅值比、频率、过零率、峰值振幅、峰值地面加速度、能量、信号、角度及其它比值10个类别的62个特征，将这些特征作为分类的基础。采用三种分类算法分别对二分类任务和三分类任务进行模型训练，最后对测试数据的类型进行识别，所有分类模型的识别准确率均达90.0%以上，其中LGBM的综合性能最强，AdaBoost次之；不同分类任务中天然地震与矿震分类模型的表现最佳。
基于2008年汶川MS8.0地震现场的震害调查资料，揭示了河流阶地地形对建筑物震害分布的影响规律。阶地前缘冲洪积层较厚区域的建筑物遭受了严重的破坏，而阶地后缘坡积层较薄区域则相对受损较轻，总体上呈现出前缘震害显著大于后缘的特征。为研究该震害特征的机制，利用FLAC3D有限差分软件构建三维阶地模型，模拟分析其在脉冲荷载作用下的地震动响应。计算结果表明：各级阶地前缘的地震动水平均要显著高于后缘，同时随上覆土层增厚，加速度峰值、相对持时值、反应谱平台值以及放大系数均呈现上升趋势。而随阶地级数的减小，峰值、持时和反应谱特征周期却呈下降趋势，且级数的增加还会显著增强地震动低频成分的放大效应。因此阶地级数与上覆土层厚度是影响地震动响应的关键因素，高阶地和厚覆盖土层区域对地震动的放大效应更强，从而导致建筑物破坏严重。
本研究运用FLAC3D软件，基于数值模拟计算不收敛、特征点位移突变和塑性应变区贯通三类经典判据，针对均质土坡模型，提出了边坡失稳时“彩虹状”位移云图的概念，建立了采用塑性区与 “彩虹状”位移云图的联合判据，并对本研究所提出的判据与传统判据进行了对比计算。结果表明：本研究所提出的判据得到的安全系数与其它三种判据得到安全系数相近，且具备操作性强、物理概念明确的优势。其中，采用塑性区贯通为判据得到的安全系数较小，与其它判据得出的结果误差约为1.6%，同时证明了本文提出的彩虹状位移云图判据的可靠性和准确性。本研究结果以期为土坡在地震作用下的稳定性分析及评价提供参考。
为得到2024年1月1日日本MW7.6地震的破裂过程，本研究基于多个机构和学者的震源机制数据，得到该次地震的震源机制中心解的两个节面数据，通过分析震后24小时内该地震序列的余震深度分布，发现震源机制中心解中倾向东南的节面作为此次地震的发震断层面更为合适。采用全球地震台网（GSN）范围内30°—90°的35个台站提供的宽频带地震P波波形数据，使用地震破裂过程波形反演方法，试错得到该地震的破裂过程。结果展示出此次地震有以下基本特征：（1）地震破裂持续时间约为40 s，震源时间函数显示此次地震有三个子事件，其中最大子事件在震后30 s发生，释放了大量地震矩；（2）震中西南为集中破裂滑动区域，整体破裂过程断层面上最大滑动量和最大滑动速率分别为4.28 m和1.01 m/s；（3）此次日本能登半岛地震矩震级约为MW7.54，地震破裂方式为逆冲型。
基于谱元法的地震波动数值模拟已被广泛用于地震震源破裂、大规模地震波传播、区域复杂场地及工程结构（群）地震反应、地震层析成像等重要问题的研究及应用当中，是目前地震工程学、地震学和地球物理学等地震科技领域共同关注的前沿热点技术。早期发展的切比雪夫谱元法（CSEM）和勒让德谱元法（LSEM）更接近谱方法的域分解思路，其形式相对复杂且计算效率较低。目前广泛使用的是一种形式简洁的LSEM，其实施步骤和主要公式已经与有限元法完全一致，仅通过内置的高斯-洛巴托-勒让德（GLL）高精度数值积分保留着与谱方法之间的联系。谱元法的巨大成功不仅源于算法本身的高精度、规整性和灵活性，更是得益于以SPECFEM2D/3D，SPECFEM_GLOBE，SPEED等为代表的开源软件集成了复杂模拟所需的各项关键技术，包括三维复杂介质建模、震源模型数值实现、平面地震波输入、大规模并行计算、全球地震波模拟、伴随方法以及多尺度或不连续方法等。本文全面介绍了CSEM、LSEM、间断伽辽金谱元法（DG-SEM或DGM）、三角形单元谱元法、谱元法精度和稳定性方面的研究或应用进展，并详细阐述了谱元法在我国的发展历程以及我国学者关于谱元法研究与工程应用的学术贡献。谱元法可归属于有限元法范畴，其高阶单元具有优良的精度和稳定性，并能从理论上严格地导出集中质量矩阵。在地震波动领域各种形式的有限差分法和有限元法中，地震学和地球物理学的速度结构反演或震源参数反演对地震波到时、波形等细节比较敏感，通常需采用谱元法或高阶交错网格有限差分法等高精度方法。而地震工程领域主要关注不同工程结构、非线性岩土介质或者流体-固体多场耦合等情形下的力和变形，此时具有丰富单元库的有限元法常常更为有效。最后，考虑到二阶及以上谱单元的性能显著优于一阶有限单元，进一步研究不同地震工程问题的谱元解法具有重要意义，而且随着震源-路径-场地-结构（群）的地震灾害全过程模拟的日益发展，谱元法这种具有灵活单元阶次变化、宽频带模拟精度和高效并行能力的特殊高阶有限元法将会受到越来越多关注。
为了充分发挥谱元法和有限差分法各自在数值模拟复杂介质中地震波传播的优点，同时避免各自缺点，本文提出了模拟地震波传播的谱元-有限差分（SEM-FDM）混合方法。该混合方法在起伏地形附近采用谱元法计算地表附近的地震波传播；在远离起伏地形的区域之下，采用有限差分法计算地震波传播；之后通过构建数据交换区实现两种方法的耦合。结果表明，本文提出的谱元-有限差分混合方法能有效地模拟任意非均匀介质中的地震波传播，具有刻画复杂地形的能力，能处理自由地表边界条件，且能适应模型内的速度间断面。通过模型试算，并与谱元法进行对比，验证了该混合方法用于地震波模拟的有效性和高精度性。
地震观测中会遇到台站出现时钟错误和波形极性反转等问题，需要在地震数据处理过程中对其进行检测和校正。基于此，本文提出了一种基于地震面波相位测量和P波到时检测台站时钟错误和极性反转的方法，并使用该方法检测了全球30个台网的2 010个台站2008—2012年期间记录到的MW≥5.5事件的长周期地震波形数据，对处理效果进行分析。结果显示，12个台站的14个时段出现大于10 s的时钟错误，7个台站的8个时段发生了波形极性反转，表明此方法可以快速准确地检测出地震台站出现的较大时钟错误和极性反转的时段，在提高全球面波地震成像质量的同时，也为使用相关数据的震源机制反演等研究提供参考。但本文方法难以处理单个事件或时间长度小于1天的时钟错误和极性反转问题，无法对数秒或更小的时钟偏差进行有效检测。
通过CAP技术反演了湖北省2018年秭归MS4.5和2006年随州ML4.7地震的震源参数，并采用接收函数与面波相速度频散曲线联合方法揭示了湖北省有地震记录以来的三次M6以上强震和1958年地震仪观测以来的六次M4.5—6.0地震震中处的地壳剪切波速度。结果显示：随州地震走向呈NW向，震源深度为8 km，发震断层与襄樊—广济断裂带以及皂市断裂或潜北断裂有关；秭归地震走向为NNE和NE向，震源深度为5 km，发震断层与新华—龙王冲断裂带和高桥断裂带有关。基于前人采用CAP等方法得到的2013年巴东MS5.1、2014年秭归MS4.6和2019年应城MS4.9地震的震源机制解以及本文接收函数与面波联合反演所得的地壳S波速度对孕震环境和震源机制进行研究，结果显示：湖北地区中等地震的发震断层都以走滑为主，与断裂构造分布状况相对应；获得震源机制解的五次中强地震分别发生在不同速度特征的垂向高低速转换区域，四次震源深度未知的中强震在传统发震层深度范围内也呈现明显的垂向高低速互层变化特征；2006年随州ML4.7、2014年秭归MS4.6和2019年应城MS4.9地震可能为构造型地震，2013年巴东MS5.1和2018年秭归MS4.5地震可能为水库触发型地震。
选取中国大陆及邻区32个地磁台站的地磁场要素即磁偏角D、地磁场水平分量H、垂直分量Z的时均值数据，利用磁静条件筛选并剔除异常值，之后通过月均值年差分得到主磁场各要素的长期变化序列，利用长短时记忆神经网络（LSTM）建立了未来一年台站各要素数据的预测模型。预测结果表明：LSTM模型预测的D要素均方根误差（RMSE）和归一化均方根误差（NRMSE）的平均值为1.139′ 和0.040，H分量的RMSE和NRMSE的平均值为11.85 nT和0.086，Z分量的RMSE和NRMSE的平均值为15.10 nT和0.026；LSTM模型对Z分量的预测精度最高，其次是D要素，最差的是H分量。分别计算由LSTM模型、线性外推、二次外推得到的台站各要素年变率误差，结果显示：对于D要素，LSTM预测结果的RMSE平均值为0.361′ /a，较线性外推法提高了54%，较二次外推法提高了59%；对于H分量，LSTM预测结果的RMSE平均值为3.921 nT/a，较线性外推法提高了58%，较二次外推法提高了76%；对于Z分量，LSTM预测结果的RMSE平均值为4.339 nT/a，较线性外推法提高了47%，较二次外推法提高了57%。
面波频散成像在研究地下介质波速结构方面起着重要作用，然而目前公开的面波频散成像工具大多在命令行环境下运行，使用不同种编程语言对数据进行前后处理，对于普通用户而言：① 运行环境的配置难度系数高；② 需要较强的编程能力进行数据加工以及结果展示。为解决上述问题，本文基于PyQt5开发了一款易于部署在Windows 11操作系统上的面波频散曲线成像平台（SWDIT）。SWDIT已集成多种模块，包括半波长法模块、三维面波走时反演模块、三维数据可视化模块，可对用户输入的频散曲线信息进行灵活成像，以满足用户在实际应用场景的需要。
采用多次透射公式与三维谱元相结合的方法，研究了S波垂直入射下沉积盆地内耦合三维凹陷地形的地震响应，分析了无量纲宽度κ （凹陷宽度与盆地宽度之比）对地震动放大效应的影响。结果表明：① 无量纲宽度显著改变了盆地内地震动的分布特征、强度及强地震动的位置，凹陷地形对于波长与凹陷尺寸相当的入射波的散射效应更为显著，且此时最强烈地震动主要位于凹陷顶部区域；② 相较于单一盆地地形，盆地内存在凹陷的地形会放大紧邻凹陷顶部或距其一定距离的局部区域的地震动，放大系数介于1.1—1.3之间，地震动明显放大区域的位置随输入波的频域特性而改变，但凹陷底部始终为地震动削减区；③ 无量纲宽度和入射波偏振方向共同影响着地震动峰值位移及放大系数的分布特征，平行偏振方向剖面上放大系数曲线的起伏更为剧烈。
基于振动台试验，探讨了速度脉冲对综合管廊动力响应的影响，重点阐明了地震动速度脉冲特性如何影响综合管廊和周围土壤的地震行为。选取具有速度脉冲的实际地震动记录和合成的与实际地震动记录具有相同反应谱的无速度脉冲地震动时程，同时将其加速度幅值分别调整为0.10g，0.20g，0.30g作为输入，设计并开展了地震动纵向输入下的综合管廊振动台试验。基于试验数据分析了场地土体的地震反应变化规律、综合管廊结构的地震响应特征和土-结构相互作用效应。研究结果表明：① 土体在连续试验加载下结构发生变化，其固有频率随加载强度的增加而逐渐降低，阻尼比呈现先减后增趋势；速度脉冲会显著增大土体位移和变形，影响土体反应地震动的反应谱和卓越频率，并引起更大的峰值加速度，在地表处尤为突出；② 管廊结构的地震反应特点受地震动速度脉冲特性与幅值的共同影响；速度脉冲型地震动对管廊结构响应增大效应较明显；③ 管廊结构受周围土体约束作用，表现出与周围土体相似的地震反应规律；速度脉冲型地震动引起的土-管廊系统的加速度响应显著高于无脉冲型，在0.30g强度下差异尤为明显。
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