壳体稳定性问题的研究进展

为探索大地震成因的物理机理,根据板壳理论的研究结果,综述多年来柔韧壳体非线性大挠度变形研究中与地震成因相关的壳体结构变形问题的研究进展、壳体结构变形过程中的稳定性问题。同时,介绍壳体曲率变化对其变形过程中稳定性的影响,期望能为探索大地震成因机理的研究提供某些有用的物理依据与理论基础。     

地震时空丛集的多重分形研究

为探索大地震发生的可预测性,应用分形理论并根据标准数盒子的数值计算方法,研究了华北地区历史地震和唐山地区地震活动的空间分布特征,估算了地震活动能量的分维值并研究了其多重分形谱的几何结构．初步结果显示出大地震发生前,广义维值有明显的下降过程,分形谱ｆ（α）结构有右偏现象．在低于上述时空层次的唐山地区,孕震系统也有类似特征出现．这些异常现象揭示出孕震动力系统的物理机理和激变前的某些不稳定性．     

降雨型与地震型滑坡试验研究

为了研究和探索降雨和地震诱发滑坡灾害的成因机理,对降雨型滑坡和地震型滑坡进行了物理模拟试验,系统地研究了坡度、坡体结构、降雨量、振动强度等因素对斜坡破坏变形的影响规律,探讨了降雨和地震诱发斜坡失稳破坏的主要模式和过程.对于降雨型滑坡,通过实验确定不同坡度滑坡的临界降雨量,发现临界降雨量与滑坡坡度呈幂指数关系.对于地震型...     

世界上最快回应大地震的汶川地震断裂带科学钻探

2008年5月12日汶川大地震之后,在青藏高原东缘龙门山地区实施了汶川地震断裂带科学钻探,这是目前世界上最快回应大地震的科学钻探,为地学家探索地震成因机制提供了极好的机遇.汶川地震断裂带科学钻探工程（WFSD）沿产生同震地表破裂的两条断裂带——龙门山的映秀—北川断裂和灌县—安县断裂共实施了6口科学群钻.其目标在于对钻孔的岩心、岩屑和流体样品进行多学科观察、测试和研究,揭示汶川地震断裂带的深部物质组成、结构、产出以及构造属性;探索地震过程中的岩石物理和化学行为、能量状态与破裂演化过程;认识汶川地震发生的应力环境、巨大的地震破裂产生及传播原因、地下流体在地震的孕育、发生、停止过程中的作用,从而检验和深入理解地震断裂发震机理.目前,汶川科钻项目已取得的部分重要成果如下：（1）查明了汶川地震断裂带结构、组成;（2）揭示了汶川地震过程中"热增压"为重要断裂弱化机制,提出断裂带内石墨可作为判断大地震发生的标志;（3）发现目前世界上最低的断层摩擦系数,并首次记录到大震后断裂带快速愈合信息;（4）重建龙门山的构造格架,提出汶川大地震发生的新的成因模式;（5）通过对汶川地震余震的精确定位、钻孔附近的地震台阵观测,确定了地震活动与龙门山断裂带不同区段的空间关系;揭示断裂带深部流体特征与地震活动的关系,为确定大震孕育过程提供深部流体活动行为的科学依据.     

大地震震源破裂模型:从快速响应到联合反演的技术进展及展望

解析大地震的破裂模型是研究地震成因、破裂动力学机制和探究活动断层结构等研究方向的基础.在地震防灾、应急响应和危险性评估等实际问题中发挥着重要的作用.文章对近年来在大地震破裂模型反演的方法及应用上取得的进展进行综述和分析,结合北京大学地球物理专业相关研究人员在大地震破裂模型的快速反演、震源反投影、大地测量、地震波与形变观测数据的联合反演、复杂地球模型中破裂过程的反演及强地面运动模拟等方面的工作,分析不同研究方法的特长以及不足.提出从短期快速响应到长期科学问题的系统化研究思路,并对从震源模型反演到强地面运动预测的一体化自动应急系统,以及全动力学反演方法进行了分析和展望.     

矿山地震中流体的作用及其对构造地震成因的启示

在构造地震的成因研究中,流体的作用日益显现并受到越来越广泛的重视.最新的理论认为,根据矿山地震与构造地震的相似性,利用瓦斯和CO2等流体在矿震发生过程中的作用研究,有可能找出流体对矿震成因的作用证据,从而为大地震成因研究提供中尺度实验依据.     

地震预报研究的科学问题及其研究途径与方法

在回顾了地震预报研究发展过程的基础上,提出了探索和解决地震预报研究中的几个科学问题,即地震动力学成因问题;地震的地体环境问题;地球物理场的时空演化与地震的物理力学关系问题;地震预报的理论和方法问题等。同时,探讨了研究这些科学问题的方法和途径。     

采动区建筑物抗震、抗变形双重保护作用机理分析

采动区建筑物保护是一个涉及采矿工程、结构工程、防灾减灾工程等多学科的综合性、交叉性问题,采动区建筑物的变形损坏是由于采空区上的土层变形与建筑的基础变形不协调,从而产生附加应力而引起的建筑物倾斜、出现裂缝等一系列问题。由于受到采动区地质条件的物理力学的性质以及煤炭的开采方法、开采面积等开采因素的影响,加之建筑物的结构型式、结构的强度刚度、基础的稳定性、地基的承载能力以及建筑物在采动区的位置等因素的存在,很难按照经典的数学模型和力学计算理论进行统一度量并加以分析研究。本文采用AN SY S有限元结构分析软件,对采动区地震和开采沉陷变形对建筑物的耦合作用机理进行分析,将采动区建筑物抗震设计和开采沉陷的抗变形设计结合起来进行分析研究,提出了采动区建筑物抗震抗变形双重保护的具体措施,发展和补充了采动区建筑结构抗震抗变形控制理论,不仅能够合理地解决地上建筑物保护与地下开采的矛盾,同时也为采动区已有建筑的加固防护、减少采动区建筑物的损害破坏以及新建建筑的结构设计提供理论依据和技术支持。     

深井地声技术及其观测研究

为了获取大震前(微破裂和蠕滑)连续可靠的地声宽频带信息。进而研究大震孕育过程中地声的基本过程、基本类型及其谱特征。逐步开展传播规律和时空关系的研究。同时注意探索震源物理力学过程。从而探讨地声与大地震孕育过程的关系,探讨地声与诱发地震孕育过程的关系,以及探讨地声与大型工程区域构造稳定性的关系。我们开展了深井地声技术系统的研究和观测研究。近十年来进行了以下工作。     

井水位前驱波现象与震源成核过程关系研究的现状

井水位前驱波现象的成因可能与震源过程有关，是大地震断层大破裂之前的慢破裂产生的，因此对前驱波现象的研究、震源过程与前驱波现象的对比分析、井－含水层系统对前驱波响应的理论分析和前驱波生成机理的研究是认识震源过程的重要途径之一。正确区分源兆、场兆和远兆，努力寻求3种前兆的信息特征，是震情综合分析所必须的工作。     

应重视大地震预测物理基础的研究

1973年美国肖尔兹(Scholz C H)等在Science杂志上发表了“地震预测的物理基础”一文, 近几十年来世界上地震预测研究的实践并未证实该论文的科学性。 2010年肖尔兹又在Science杂志上发表了“预测之谜”的论文, 指出“现在还不能预报”地震, 他本人已否定了以前提出的地震预测物理基础的研究结果。 本文分析了肖尔兹等人以前提出的“物理基础”在科学上不能成立的原因。 地震预测研究的重点是大地震的预测, 本文指出, 大地震与小地震的不同之处在于: 大地震的初始破裂发生后会有一个长时间的断层动态破裂过程, 该过程使大地震的尺度很大。 大地震预测的最难之处就在于动态破裂过程开始后, 我们无法预测破裂会扩展到多大才会停止, 无法预测地震的大小。 在由破裂动态扩展形成的大尺度的断层面上, 在初始破裂发生前, 那里的应力并没有达到当地的静态破裂强度(或静摩擦限), 因而那里不会出现由小岩样实验结果所预言的“前兆”。 鉴于以前关于地震预测物理基础的研究结果不再适用了, 我们需要研究新的大地震预测的物理基础是什么。 关于这个问题本文提出一点初步思考, 主要依据大地形变测量、 地震活动及地质断层研究相结合的方法, 勘查近期活动断蹭的闭锁段, 这是个值得重点研究的方向。     

天津滨海贝壳堤成因与海岸线的演变

本文通过对天津滨海贝壳堤成因的研究,初步确定贝壳堤是全新世晚期形成的,它的形成和演化反映了近岸生源物质迁移、现代沉积过程,贝壳堤的演化模式划分为三个阶段。这对正确地揭示淤泥质平原海岸的形成机理、合理规划开发潮滩和贝壳堤资源有着重要意义。     

氡气前兆异常的物理机制

使用高速空气动力学原理研究气体在含水的孔隙介质中的运动学和动力学行为对大地震前的水氡异常、深井含水层氡气潮汐和爆破实验出现的气体异常等现象,分别建立了相应的物理机制和空气动力学方程,在物理上定量的解释了上述现象的发生和发展进程,并结合统计物理学理论较深入的探讨了气体前兆异常的物理过程和孕震的关系。此外,对大地震前随时空变化的动态的气体前兆场的演化及其预报意义,也做了定性的讨论。     

多点冲击荷载作用下K6型单层球面网壳结构失效机理分析

为研究单层球面网壳结构在多点冲击荷载作用下的失效机理,在ANSYS/LS-DYNA中建立了60m跨度的Kiewitt 6型单层球面网壳结构的有限元模型,将整个网壳结构沿肋杆分成6个不同扇区,沿环杆分成5个不同环区,分别对网壳结构在同一环区和同一扇区受到多点冲击时的动力响应及冲击全过程能量传递的规律进行了分析研究。基于网壳结构失效变形特点,定义了多点冲击荷载作用下单层球面网壳结构的4类失效模式;根据整个冲击过程中能量的传递特点,揭示了单层球面网壳结构每类失效模式所对应的失效机理。     

Development of Bench‐Scale Bio‐Packed Column for Wastewater Treatment from Optical Emission Spectrometry

An eco‐friendly and inexpensive technique for wastewater treatment originated from inductively coupled plasma‐optical emission spectrometry (ICP‐OES) is presented within this paper. The proposed process comprised of loading waste crab shells in packed column for adsorption of heavy metal ions, followed by desorption using 0.01 M HCl. An exhaustive physical and chemical characterization of ICP‐OES wastewater revealed the complex nature of effluent, including the presence of 15 different metals and metalloid under strong acidic condition (pH 1.3). Based on the preliminary batch experiments, it was identified that solution pH played a major role in metal sequestration by crab shell with pH 3.5 identified as optimum pH. Rapid metal biosorption kinetics along with complete desorption and subsequent reuse for three cycles was possible with crab shell‐based treatment process. Continuous flow‐through column experiments confirmed the high performance of crab shell towards multiple metal ions with the column able to operate for 22 h at a flow rate of 10 mL/min before outlet concentration of arsenic reached 0.25 times of its inlet concentration. Other metal ions such as Cu, Cd, Co, Cr, Pb, Ni, Zn, Mn, Al, and Fe were only in trace levels in the treated water until 22 h. The performance of the treatment process was compared with trade effluent discharge standards, and the process flow diagram along with cost analysis was suggested.     

基于BP神经网络的网格结构损伤识别与试验研究

针对网格结构中杆件数量众多,但节点数总是远远小于杆件数的特点,损伤识别中采用了基于BP神经网络技术和面向节点的损伤初步定位方法的网格结构损伤识别的三步法。对双层柱面网壳结构模型在不同杆件去掉时的四种损伤情况下的振动特性进行了实测,并以实测低阶模态的频率变化率和少数测点的振型分量作为神经网络输入参数,对模型的各种损伤情况进行了识别。结果表明,所用的方法可以精简神经网络的结构,并提高其模式识别的能力。该方法可用于对大型复杂结构的损伤识别。     

单层球面网壳强震失效机理及参数影响研究

基于OpenSEES软件平台,建立了凯威特型单层球面网壳的纤维模型,通过增量动力分析方法,研究了球面网壳的塑性发展过程,判定了网壳结构的破坏类别;通过分析杆件纤维应力随时间的变化,杆件的塑性发展,以及失效杆件的位置分布,揭示单层球面网壳结构的倒塌机理。在此基础上,分析了跨度、矢跨比以及屋面质量对地震作用下单层球面网壳极限承载力的影响,可为工程设计提供参考。     

场,源前兆的判别—λ型在地震预报中的应用前景

面对复杂的前兆场,进行场、源区分,确定未来大震位置,一直是地震预报中的难点之一。文献[1]首先提出统计物理学中描述系统演化的序参量的整个历程图λ型与大震由孕震、发震和震后的前兆后效过程曲线相类似。λ型的尖锋处相应于临界点或大震发生,尖锋前为对数曲线,尖锋后为急剧下降。根据模拟实验大震震例,进一步研究了λ型与震中距的关系,证明了λ型只有在源区和近源区出现,源外区和远源区λ型将发生畸变,因而提出了λ型和非λ型是判断源、场区前兆的重要指标。最后对λ型产生的物理机制进行了初步讨论。     

凯威特单层球面网壳结构隔震分析

将凯威特网壳结构的固定支座设置成隔震支座，分别采用弹簧支座和粘弹阻尼支座对结构进行了隔震控制。在有控和无控状态下，计算了凯威特网壳结构的自振频率，初步分析了凯威特网壳结构的隔震控制机理。分别在常遇和罕遇各三种地震作用下，对网壳结构进行了时程分析，对网壳结构的最大水平位移、隔震支座的最大水平位移、最大支座反力和网壳结构的杆件轴力进行了数值计算。研究结果表明：两种隔震装置均有效地控制了凯威特网壳结构的支座反力和杆件轴力，粘弹阻尼支座还明显地减少了隔震支座的水平位移和隔震结构的水平位移。隔震方法对于大跨网壳结构的减振是有效的。     

用弹性平板代替球壳计算板块弯曲形变的误差分析

在岩石圈板块弯曲问题的研究中常常忽略地壳曲率,用平板代替球壳计算．本文从弹性扁球壳和薄板形变的基本方程入手,通过对典型问题的解析解,推导出作简化处理所引起误差的表达式,着重分析了区域的几何尺度和地基模量对误差的影响．研究表明,用弹性平板模型取代球壳模型计算板块弯曲形变会引起较大的误差．但如果采用具有适当地基模量的弹性基础板,不但更符合地学实际,且能有效地改善误差状况,获得与用肩球壳计算弯曲问题接近的效果．