黏弹性固体中地下爆炸辐射地震波能量的演化*

卢 强，丁 洋，刘赟哲，唐仕英，郭志昀，王占江

（西北核技术研究所，陕西 西安 710024）

研究地下封闭爆炸时通常把爆炸源简化为球形爆源，这样地下爆炸问题可简化为球面波问题。地下爆炸能量与源区介质发生强烈的耦合，最终以波的形式向周围介质辐射地震波能量。为表征地下爆炸或地震激发的震源强度，学术界提出了多种模型[1-3]。

根据Mueller等[4-5]提出的二阶震源模型，地下爆炸震源可用作用在弹性半径上的稳态压力叠加一个指数衰减的动态压力组成。在地下爆炸地震效应研究中，一般用折合位移势 ψ (τ) 或折合速度势 γ (τ)的振幅谱表征震源强度[6]，折合位移势稳态值 ψ∞和爆后介质弹性半径处的稳态压力（也称准静态压力）呈线性关系。同时，折合位移势稳态值 ψ∞还 可以和地震学中反映源区不可恢复非弹性形变的地震矩M0联系起来。结合Murphy[7]给出M0∝ψ∞的 线性经验公式，则爆后弹性半径处的稳态压力和地震矩M0也呈线性关系。在研究波传播路径上的震动效应时，地下爆炸空腔中的准静态压力和动态压力对震动效应都有贡献，仅用和准静态压力相关的地震矩或折合位移势稳态值表征地下爆炸震源强度是不完备的，不能全面反映爆炸空腔内动态压力在地介质内引起的震动效应。

Choy等[2]和Boatwright等[3]利用大量的地震事件，基于能量的概念建立了地震波能量和能量震级之间的关系，以此表征震源强度。袁乃荣等[8]和李赞等[9]利用国家地震台网和全球地震台网的宽频地震波数据对地震波的能量震级进行研究，指出地震波对传播路径区域造成的破坏直接与地震释放的地震波能量相关，可见地下爆炸向介质中耦合的地震波能量是表征地下爆炸震源强度的另外一个重要参数。……