基于并行版ANSYS数值模拟软件平台，根据华北地区活动地块划分及活动断裂分布，结合GPS资料等，确定模型的几何边界范围是99.8°～121.4°E，27.9°～42.3°N，模型的边界范围包括华北活动地块区的绝大部分以及周边青藏、西域、南华和东北亚地块的部分地区。模型单元平均边长为25km，模型共划分为单元416 582个，节点582 392个。主要研究成果为：1）地壳运动速度模拟与分析对比：华北地区地壳运动速率的整体分布呈现由东向西逐渐减小、自北向南逐渐增大的特点，数值模拟结果与GPS观测运动速度大部分较吻合；2）断层运动性质模拟与分析对比：华北地区有限元模型考虑了华北地区已知所有晚更新世以来的活动断裂，模拟结果所得的断层运动性质与活动断裂地质调查的运动性质符合得较好；3）应变场模拟与分析对比：通过数值模拟，计算了1999—2004年和2004—2007年华北地区地表第1主应变和第3主应变（最大压应变）的大小和方向，与前人利用震源机制结果、GPS测量结果等资料反演得到的华北地区主应变场较一致。

在地震危险性分析和预测研究中,随着数值模拟技术的进步和对地球动力学过程认识的不断深入,有可能发挥越来越重要的作用。数值模拟一个区域内部的构造变形,在正常时期与观测结果应该是比较接近的,而当局部地方处于孕震临界失稳状态时,其实测结果就有可能与模拟结果不协调,据此有可能为地震的中期至短期预测提供有价值的信息; 应用数值模拟方法研究地震库仑应力变化,可模拟分析各种因素对库仑应力变化的大小和分布的影响,获得更接近实际的结果; 计算机模拟合成地震目录是解决建立区域地震预测概率模型数据不足的有效方法,未来的发展方向应该是建立更接近实际的三维动力学模型,同时考虑多场耦合作用,模拟断层活动的规律。

在地震危险性分析和预测研究中,自20世纪80年代初开始引入数值模拟方法以来,随着科学技术的不断进步,经历了由二维到三维,由线性到非线性,由弹性到粘弹性,由单场到多场耦合分析的改进和发展。地震的孕育和发生是复杂的物理过程,地震前的异常表现更是各种各样,但地震前的应变能量积累是地震发生的必要条件。地震预测分析必须首先考虑应变能量积累的状态。由于地球内部的难入性,直接测量震源深处的应力应变是很困难的事情,利用数值分析方法,建立地壳上地幔三维动力学模型,模拟岩层变形过程,是当前研究地壳能量转移、积累最有效的方法之一。

文中综述了近30年来有限元数值模拟方法在华北地区地震地质研究中的应用和发展情况,从华北地区地震地质数值模拟的有限元模型、有限元数值模拟所采用的实测资料以及模拟结果3方面进行了讨论,综合分析了华北地区有限元数值模拟从弹性到弹塑性、黏弹性和蠕变性,从二维线性到三维非线性,从连续变形到非连续变形,从个别资料的应用到GPS网络观测资料拟合的发展过程。简单阐述了华北地区有限元数值模拟工作的意义、存在问题和发展趋势。