基于希尔伯特-黄变换的地震触发跨逆断层斜坡失稳机理研究

摘要

针对2008年“5·12”汶川地震触发的大规模跨断层岩质斜坡失稳现象，现有研究多关注静态断层或地震瞬时作用，对断层渐进错动过程中能量传递-斜坡响应的动态耦合机制（尤其是倾角效应）缺乏定量认识。通过设计并开展50°和30°跨逆断层斜坡大型振动台模型试验，基于希尔伯特-黄变换（HHT）分析，系统研究地震作用下跨逆断层斜坡的频谱特性和能量演化规律，揭示斜坡累积损伤机制和失稳破坏机理。结果表明：（1）地震能量分布呈现显著上、下盘效应，50°斜坡上、下盘差异相较于30°斜坡更为明显，高倾角断层上盘破坏潜力更大，更易发生快速局部失稳。（2）断层错动诱发斜坡局部高频响应并导致能量集中，加速裂纹扩展；高倾角断层易引发坡体非线性变形并增强动力响应，而低倾角断层则使能量传递更均匀。（3）斜坡裂隙发育受断层错动、剪切和挤压作用控制，从浅表向深部逐步扩展；断层倾角对裂隙发育特征和失稳机制具有重要控制作用。研究成果可为断层活动影响下的地震诱发滑坡风险预警与灾害治理提供新视角和科学依据，具有重要的理论和实际意义。

关键词

跨逆断层斜坡 / 振动台试验 / 希尔伯特-黄变换 / 希尔伯特能量 / 裂纹扩展