震后趋势判定和强余震预测是震后抢险救灾、次生灾害预防和灾后重建过程中政府和社会公众最为关心的问题之一,其科学基础是对地震序列统计特征及余震活动机理的深入了解和认识。本研究考虑主震破裂面不均匀性、应力加载及余震间应力相互作用,构建表征余震活动过程的物理概念模型,进而通过数值模拟方法,模拟复杂的余震活动过程。通过G-R关系及修改的大森公式,检测模拟输出与实际余震活动统计特征的吻合程度,以此作为进一步调整、优化模型参数的依据。在结果稳定性检验的基础上,开展余震活动主要影响因素研究,探究典型震例余震活动时间演化差异的可能影响因素。在应力松弛、余滑以及应力松弛和余滑共同作用三种不同的应力加载条件下,分别随机模拟100次7.0级主震所导致的余震活动,结果显示:在序列衰减初期,余滑加载可能起到主导作用,随震后离逝时间的增加,应力松弛可能发挥更重要作用。依据模拟结果,震后应力松弛和余滑的联合作用,是主震后余震活动的最主要动力来源。基于上述三种不同的应力加载方式,分别探讨应力松弛过程初始应力、黏弹介质弹性模量、黏滞系数以及与余滑作用相关的速率强化区域厚度、弹性模量、区域构造滑动速率、流变参数、主震破裂对速率强化区的应力扰动及残余凹凸体分形维数等主震破裂面介质及力学因素对余震活动的影响。模拟结果表明:除分形维数外,各种因素对余震活动持续时间、衰减快慢均有影响,其中黏滞系数、速率强化区域厚度、滑动速率对余震活动持续时间影响作用最为明显;黏滞系数、速率强化区域厚度、滑动速率、流变参数及主震对速率强化区应力扰动强弱对余震衰减快慢具有控制作用,其余因素影响作用相对较弱。以唐山7.8级地震、昆仑山口西8.1级地震、汶川8.0级地震为例,探讨三次地震在余震活动持续时间和衰减快慢方面表现出巨大差异的可能原因。定性分析和数值模拟结果显示,唐山余震活动持续时间较长、序列衰减较慢可能源于孕震区速率强化区域较厚、长期滑动速率缓慢(0.12~4mm/a)、下地壳黏滞性较强(黏滞系数较高,~1.0 1019Pa·s)、主震应力降较低(1.2~4MPa)等因素的影响;而在昆仑山口西地震及附近区域,由于区域下地壳低密度物质上涌造成中地壳出现规模不等、相互不连通、厚度较薄的速率强化区域,并且该区域构造加载速率较快(10~12mm/a)、黏滞性较弱而流动性较强(黏滞系数低,~5.00 1017Pa·s)、主震应力降较高(~18MPa)等诸因素,可能是导致昆仑山口西地震余震持续时间短、序列衰减快的主要原因。汶川8.0级地震与唐山、昆仑山口西两次地震主震震级亦相近,但彼此间余震活动存在较大差异。从余震活动影响因素角度考虑,龙门山断裂带相对缓慢的滑动速率(1~2mm/a)及震源区明显增加的中下地壳厚度(10~20km),可能是控制汶川余震活动持续时间长和衰减缓慢的重要因素;相对较高的主震应力降(6~18MPa)是汶川地震震后短时间内余震序列快速衰减的主要影响因素之一。