毫无疑问，地震是自然灾害中对人类危害最大的灾难之一，地震研究中最核心的问题可以概括为:地震何时何地发生？发生后所造成的地表运动有多强？针对地震物理机制的科学研究地震学界已经开展了大量的工作，在本文中我们主要从强地面运动评估和震后余震的时空活动性入手开展研究。从即时角度考虑，一次地震发生后，对区域强地面运动水平的快速准确评估对地震应急有着重要的意义，另一方面，余震活动性研究对震后趋势判定，震后救援、灾后重建等同样具有重要意义;从非时间尺度考虑，如果我们已经探明特征历史地震发震断层的相关参数，我们就可以通过现有模型进行地震动模拟和地震活动性模拟并与观测情况进行对比，获取相关参数进行合理的地震危险性及危害性分析。强地面水平预测主要的研究对象包括震源、传播路径以及场地条件。对这三方面的研究有助于我们了解地震中近场区域地面运动的发生、发展规律及其特征，另一方面也有助于我们了解断层破裂及激发机制、地震波在复杂地壳介质中的传播规律以及浅层速度结构和地形条件对地震波的影响。余震时空活动性同余震触发机制紧密相关，而余震触发机制又同断层演化过程相关，因此研究余震活动性可以使我们更好了解整个地震孕育发生的物理过程，帮助我们更好认知区域构造应力、同震库伦应力、震后滑移等因素同地震活动性的内在联系，从而建立相应的余震危险性评估模型，为地震危险性分析提供更精确参数。　　在众多震源数值模型中，随机有限断层模型以其时效性和精确性成为烈度速报的首选模型。在本研究中，我们对原有的随机有限断层模型进行改进，使之能够进行峰值加速度、峰值速度和峰值位移区域网格化计算，并且加入了浅层速度结构Vs30对模型模拟结果的影响。在2004 Parkfield Mw6.0地震、2008年汶川Mw7.9地震实例应用中，模拟结果与野外实测烈度值在整体分布特征、极震区的分布等方面均符合较好，并且随着并行计算技术的引入计算耗时会进一步缩短。随机有限断层模型有效弥补了其他震源数值模型的不足之处，最大限度做到了快速且准确，可以作为烈度速报的一种数值模拟手段。　　另一方面，我们首先以10个仪器记录地震的烈度数据得到华北地区烈度衰减曲线，我们以此关系式并根据Bakun和Wentworth(1997)方法估测了历史地震的震中位置及震级，根据评估结果我们对华北地区历史上最重要的两次地震:1976年唐山M7.6地震和1679 M8.0三河-平谷地震进行了强地面运动评估，并且与观测烈度进行了对比。我们的研究结果显示模拟烈度与观测烈度在极震区符合较好，在这两次地震上的成功应用使得我们相信通过区域烈度衰减关系约束的强地面运动模拟可以推广到更多历史地震应用中，并且能够提供地震危险性分析的有效参数，这对降低区域地震危害具有重要意义。　　由于强地面运动尤其是高频地震波的强地面运动对于滑移分布的不均匀性非常敏感，因此断层破裂面上滑移分布的不均匀性(roughness degree)作为定量化分析断层面滑移分布重要特征就成为预测发震断层强地面运动水平的重要参数。我们利用随机振动有限断层模型验证芦山地震反演滑移模型及其它合成滑移模型有效性，并针对模拟结果进行分析讨论滑移分布的不均匀性对强地面运动的影响。　　近些年来随着地震科学的发展，越来越多的科学家致力于从物理机制上解释主震后余震活动性的时空衰减规律，在本研究中我们则基于Dieterich余震触发理论探讨滑移模型不均匀性对地震活动性的影响。我们首先介绍依赖速率和状态的摩擦本构关系(R-S摩擦关系)以及根据其建立的Dieterich余震触发理论，然后将该余震触发模型同断层破裂面应力变化的不均匀性相结合探讨不同的条件下各个滑移模型地震活动性特征。　　尽管阶梯型Dieterich余震触发理论被广泛应用于余震序列的拟合和相关参数的求取，但是其缺陷是明显的:由于只考虑了同震库伦应力的影响使得其得到的Omori余震衰减指数p只能恒等于1，这与自然界观测到的p～0.8-1.2是矛盾的。而如果假设余震序列由主震静态剪应力△τ和震后滑移共同作用所产生，这样得到的对数型Dieterich模型能够较好预测地震发生率衰减趋势，与观测数据符合较好，我们以芦山地震为例进行了相关研究。