唐山地区深部应力测量

在唐山东约20公里的东矿区黄坨苗圃356米深钻孔中,在300米以上深度成功地进行了11次水压致裂应力测量,取得了主应力大小及其方向随深度变化的资科。测量结果表明,现在唐山地区的应力水平很低,在接近300米的深度上最大水平主应力仅7.8兆帕,最大水平剪应力值也仅1兆帕。最大主应力方向在180米以上变化较大,180米以下的三次测量结果一致性很好,最大主应力方向为北81°西到北86°西,与华北地区应力测量的总体方向是一致的。文中还将水压致裂应力测量的结果与应力解除与用声发射凯塞效应法测得的结果作了对比。     

华北地区盆地内地壳应力随深度的变化

本文详细讨论了华北地区盆地内水平应力和垂直应力以及最大剪应力随深度的变化,找出了水平应力与垂直应力之比与深度的关系。鉴于2100米以下超孔压带的存在,对该带内测得的所有最大水平主应力值作了孔压修正。 区内最大水平主应力方向近东西,变化幅度随深度增加逐渐变小,从地表到4000米深处,基本存在S_H=σ_1、S_h=σ_3、S_v=σ_2的应力状态。因此,我们推测区域内现今构造活动模式浅部为平移断层,深部为平移正断层。     

断层内闭锁区及其附近的应力分布

本文用三维有限单元法计算了在外应力场作用下,断层深部闭锁区及其附近的附加应力分布,用以模拟震源体在孕震过程中对断层两侧地质体的作用。计算结果表明,在断层因局部发生闭锁而孕育地震的过程中,断层闭锁区有着明显的应力集中,其应力值比非闭锁区高几百倍。闭锁区内的高应力分布有明显的端部效应,闭锁块体各个端部的主应力值、断层面上的正应力和剪应力值以及主应力方向,均与其内部有很大差异。对比分析断层内不同深度上的应力分布,可见深、浅部附加应力状态明显不同,并随深度增加而呈现某些有规律的变化。     

固体潮应力张量对地震的触发作用

用无体力作用的平衡方程的型、型通解与有体力作用的平衡方程的特解相迭加得到自由边界条件下的潮汐应力张量.讨论了主应力和主应力轴随深度的变化, 在100公里的深度范围内, 主应力轴在空间的取向发生的偏转可达10左右(=30时).选用我国195~(?)年以来有精确断层面解的、Ms5.0的70个地震的资料, 研究了发震时刻对于潮汐流体静应力、潮汐最大剪应力、沿断层错动矢量的潮汐剪应力的位相分布.所得的结论是, 潮汐流体静应力与地震的发震时刻没有明显关系.潮汐最大剪应力对地震有一定的触发作用;沿断层错动矢量的潮汐剪应力对地震的触发作用更明显些;斜滑型地震对潮汐最大剪应力的位相有极好的相关性.      

断层活动应力轴的确定及首都圈应力场

本文从应力应变关系的基础上给出了利用断层形变资料计算断层活动的水平主应力方向的公式,并用邢台、唐山和海城的地震断层形变资料求解了主应力方向,其结果和震源机制解一致。还用首都圈跨断层资料计算了水平主应力轴,结果表明主应力优势方向为ＮＥ５０°～ＮＥ７０°,近１０年来总趋势无显著变化     

唐山(1976)和三河——平谷地震(1679)附近的地应力场特征

本文讨论了唐山(1976)和三河-平谷地震(1679)附近的地应力场特征,发现位于震中附近的测点,其应力值比较低,而离开震中以远的测点则应力值比较高.同时还讨论了在唐山市凤凰山和顺义吴雄寺(三河-平谷地震附近)连续几年的测量结果,表明这两个地区震中附近的主应力值随时间变化的幅度不大,而它们的主应力方向随时间则有明显地变化.最后分析了引起震中附近低值应力的原因,并指出研究低值应力异常对地震预报的意义.      

邢台震区深部构造与强震孕育关系的探讨

将地壳介质视为马克斯威尔体,运用三维有限元方法,探讨分层地壳结构中存在高速体、低速体和深部断裂时,地壳应力的集中及应力集中随时间演化的特征．计算结果表明:① 由于地壳的非均匀性,在高速体内形成高平均应力集中条带,在高速体内和深部断裂附近形成水平最大剪应力（以下简称最大剪应力）高集中区．平均应力扰动值随时间的变化趋势,导致在漫长的地质年代内,平均应力在地壳内有趋向一致的变化趋势．最大剪应力扰动值随时间的变化,导致低速体内的剪切应变能向高速体内转移;② 当地幔以1 cm/a速率上隆时,平均应力扰动值随时间的变化比较复杂,高速体和低速体的边界已不是那么明显．在高速体内沿狓方向的两个边区,最大剪应力扰动值随时间更加高速地增长,这种应力演化更有利于实现低速体内的剪切应变能向高速体内转移;③ 在深部断裂带的下半段附近,平均应力和最大剪应力扰动值随时间的变化趋势,导致在较长时间内积累较高的剪应力,最后引起深部断裂失稳和沿断层方向的加速蠕滑;④ 深部断裂沿断层方向的加速蠕滑,可以使深部断层两侧地表面垂直位移的变化,与邢台地震震前一年的地表面垂直位移变化趋势非常一致．深部断裂的加速蠕滑可能是震前地表垂直位移异常变化的原因之一．      

深部垂直钻孔中原地应力测量的混合方法

本文提出一种测量深部垂直钻孔中3个原地主应力的混合方法.最小水平主应力大小及其方向采用水压致裂方法测量,垂直应力利用上覆岩体自重来计算.最大水平主应力的确定则采用其他野外和实验室方法来实现.利用诸如钻孔电视成像仪或地层微成像技术等地球物理测井技术可记录到钻孔崩落的定向图像,从而可得到崩落范围随深度的变化.钻孔岩样的三轴...     

我国现今地应力状态及有关问题

本文主要利用应力解除法及水压致裂法原地应力测量资料,对我国现今地应力状态及有关问题进行了分析讨论。原地应力测量资料表明,应力值随深度增加而增加;水平主应力有着很强的方向性,最大水平主应力的方向具有一定的分布规律,与地质构造和现代地壳运动有着一定的关系。      

安宁河断裂带测区古构造残余应力随深度分布

以岩体正交异性弹性理论为基础，用Ｘ射线法，在安宁河断裂带测区，选取了９个钻孔的岩芯，测量了岩体中宏观残余应力场的水平和铅直三维主应力及最大剪应力随深度的分布，分析了其沿深度的分布规律，求得了其铅直梯度值     

基于原地应力测量数据的中国大陆地壳上部应力状态研究

在两个水平主应力随深度呈线性增加的前提下,通过数学推导,建立了侧压系数、水平最大与水平最小主应力之比(σ_H/σ_h)以及剪应力相对大小μ_m等应力参数随深度变化的关系式.在此基础上,依据中国大陆1780条二维水压致裂和应力解除的原地应力测量数据,对多个应力参数随深度的变化进行了回归分析.结果显示,中国大陆地壳浅部的侧压系数随深度的变化呈完整的双曲线形态,通过稳定性检验说明,即使缺少较深的原地应力实测数据,只要有一定数量的测试深度超过1500 m的数据,仍然可以得到比较可信的侧压系数回归分析结果,在整个脆性上地壳的物性参数没有本质变化的前提下,可以利用地壳浅部的侧压系数回归分析结果推断脆性上地壳的2个水平主应力的取值范围;相对于侧压系数,在中国大陆地表以下几千米深度范围内,σ_HH/σ和μ_m的变化不大,更接近线性分布,σ_H/σ_h的拟合值在1.5左右,μ_m的拟合值在0.2左右,并且μ_m的线性集中程度更好.利用μ_m的大小来判断活动断裂的地震危险性具有一定合理性.     

北京地区地应力测量与主要断裂稳定性分析

2008年汶川地震后,为查明北京地区现今地应力状态、评价断裂稳定性,相继在北京地区开展了5个深孔（600~1000 m）的水压致裂法地应力测量,并在适宜深度安装了地应力相对变化监测探头,建立了地应力变化监测台站.本文首先利用实测地应力数据分析了北京地区地壳浅表层应力状态,结果表明：（1）北京地区千米深度内,最大、最小水平主应力随深度增加梯度系数分别为0.0328和0.0221,侧压系数K_av和K_Hv值,最大、最小水平主应力之比K_Hh值与国内外已有认识基本一致,而水平向剪应力相对强度参数μ_m值较低;（2）北京地区最大水平主应力优势方向为近EW向,与华北地区构造应力场方向基本一致,同时受区内断裂活动等影响,存在与区域主应力方向偏差的局部应力场;（3）实测数据揭示的应力结构显示,北京地区地壳浅表层最大主应力（σ₁）总体为最大水平主应力（σ_H）,受区域构造演化以及测点附近断裂的影响,中间主应力（σ₂）与最小主应力（σ₃）所对应的实测地应力存在变化,但总体来讲,实测地应力数据揭示的应力结构与北京地区主要断裂性质基本相吻合.其次,基于实测应力数据,采用库仑摩擦滑动准则,结合拜尔定律,并取摩擦系数为0.2~1.0,初步评价了北京地区主要断裂稳定性,结果显示：（1）在摩擦系数取0.6~1.0条件下,北京地区现今应力状态尚未达到导致断裂失稳滑动水平,断裂不会出现失稳滑动现象;（2）摩擦系数弱化到0.4时,西峰寺钻孔应力状态满足断裂失稳滑动条件,揭示出八宝山断裂存在失稳滑动可能性,而夏垫-马坊断裂和黄庄-高丽营断裂附近测点应力状态将趋近满足断裂失稳滑动条件,表明这两条断裂有趋向失稳滑动可能性;（3）只有当摩擦系数弱化到0.2时,北京地区主要断裂才可能在现今应力状态出现断裂失稳滑动.本文的认识对北京地区乃至华北地区构造应力场、地震地质研究有重要参考意义.     

海城地震前短期宏观前兆的可能机制

依据黄海、渤海及邻近地区的实测地应力结果,探讨了活动断裂的走向与区域最大水平主应力方向的关系。结果表明:如果活动断裂的摩擦系数基本相同,则在构造应力场逐渐增强过程中地区内走向为N52°E和N64°W附近的断层面上的剪应力将首先达到摩擦强度而产生滑动(粘滑或蠕滑);走向为N33°W至N21°E附近的断层则不易滑动。海城地震前的短期宏观前兆可能是在走向有利于滑动的断层面上剪应力较早达到断层的剪切强度(τ_(12)≥τ)而产生蠕滑的结果。     

从水压致裂结果讨论华北地区构造应力场

本文分析讨论了华北地区的应力场,认为本区深部水平应力东高西低。平原区各测点的水平主应力值是深度的线性函数,鄂尔多斯隆起区的水平主应力值随深度的增加而增大。平原区500米深度以内至今仍表现为引张性质。 京津唐渤地区,深部最大水平主压应力方向为北东东向或近东西向。30米深度以内,应力方向比较分散,30米以下,随深度增加,主应力方向有旋转趋势。 应力改变触发地震的机制,主要是由于最小水平主应力的减小,或两个水平主应力同时减小     

复杂应力条件下饱和松砂孔隙水压力增长特性的试验研究

针对福建标准砂D1=30％,在三向非均等固结条件下,利用新研制的土工静力一动力液压三轴一扭转多功能剪切仪针对多种不同初始主应力变化方式进行了循环扭剪试验,讨论了初始主应力方向变化等初始固结条件对饱和松砂不排水条件下孔隙水压力变化规律的影响,对循环扭剪过程中主应力方向与中主应力系数的变化进行了分析,给出了孔隙水压力随循环次数的变化规律。结果表明：分别以最大孔隙水压力和液化破坏时循环次数归一化后的孔隙水压力比和循环次数比之间的关系依赖于循环剪应力幅值和初始主应力方向。而归一化后的孔隙水压力比与广义剪应变之间的关系和循环剪应力幅值、初始主应力方向无关,可以统一地采用双曲线模式表达,其中的两个待定参数依赖于初始主应力方向。     

唐山大震前后震区构造应力场的光弹性模拟实验

本文根据唐山震区的地质构造模拟制作光弹模型,以N60°E方向加压进行唐山震前应力场的光弹性模拟实验。用打孔的方法模拟强震的应力释放。实验结果表明:1.在N60°E方向压缩时,唐山—丰南一带、滦县、野鸡坨和卢龙等地区是最大剪应力集中区,与唐山7.8级、滦县7.1级地震及强余震的震中分布基本吻合。说明唐山大震及余震的发生是近东西向压应力场作用的结果。2.当唐山7.8级地震应力释放后,震前具有高应力背景值的其它地区,应力进一步加强。说明唐山地震的发生导致了应力场的重新调整,增强了强余震发震的动力条件。3.实验结果证明,在断裂带两侧、端部或几条断裂的复合部位,其主应力方向与区域应力场的总体方向比较,大致有10°～25°的偏转。强震的应力释放导致震中区附近的主应力方向与震前相比也发生约10°～20°的偏差。     

沂沭断裂带及其附近地区构造应力场研究概要

查阅了前人关于沂沭断裂带及其附近地区的构造应力场研究,系统地归纳并分析了这一地区构造应力场演化特征。结果显示,伴随着沂沭断裂带活动习性在不同时期的差异,沂沭断裂带及其附近地区古构造应力场的主应力轴方向在不同时期变化较大,构造应力值在区域内为100 MPa左右;现代构造应力场主应力轴方向基本一致,为NEE向,构造应力值随深度增加,近地表在3 MPa 左右,深部可达几十至100 MPa数量级。但无论主应力轴方向或者构造应力值大小,在局部区域均有一定的复杂性。     

唐山地震前后的应力变化

在距唐山地震震源约百公里的大港油田,以水压致裂法,在深度1000——4000米之间,测定了69次地应力值,对比了1973——1980年大地震前后八年内的应力值变化.在主震前,构造应力场出现明显变化:(1)水平应力梯度降低,即在最大与最小水平主应力方向呈现应力松弛;(2)水平应力与深度的相关系数降低,即构造应力场受到扰动;(3)断层滑动系数增高,断层出现无震蠕动.此外,结合地质构造与应力测量结果,对唐山地震发生过程中的一些异常现象,如无震蠕动、地下水位变化、浅层和外围地区的应力松弛,以及应力沿断层面向深层和闭锁区的转移等,进行了分析和讨论.      

对滇西北地区真实最小水平主应力的讨论与分析

本文对滇西北下关地区的地震地质条件和水压致裂应力测量进行了对比分析。认为二者是矛盾的,其原因可能是最小水平主应力的测值偏大。本文依据测量数据和弹性力学理论对测量结果进行了分析,发现该区浅部,垂向主应力是最小主应力,但其随深度增大而增加的速度大于最小水平主应力,400米以下深度,垂向主应力转变为中间主应力。最小水平主应力的实际值可以写为0.85+0.0227H(Mpα),这里H是深度,单位是米。该分析表明,目前水压致裂测得的最小水平主应力的误差要比预料的大。     

中国近代构造应力场的分区及一些区域特征(英文)

本文总结了近几年来,以改进的水压致裂法,在我国东北、华北、西北和华南的部分沉积岩地区,最深达四千米的二百余测点应力测量结果,并结合震源机制解、地形变、地质和地球物理资料,分析讨论了地应力的空间分布,地震活动区与稳定区的差异,唐山地震前后震源区附近区域应力场的变化以及这些特征的形成与我国周围板块运动的关系。初步研究结果表明,(1)这些地区普遍存在以水平压应力为主的构造应力场,最大主应力方向在我国的东部地区为近东西向,在西北地区为近南北向。(2)深部水平主应力均与深度呈线性关系。(3)垂向主应力一般介于最大与最小水平主应力之间,断层活动多为走滑性质。(4)水平各向应力存在差异性,最大为最小水平主应力的1.2～1.7倍。(5)平均水平主应力与垂向主应力的比值分布,约在二千米深度逐渐从分散转向收敛。地震活动区和稳定区由于水平向驱动力的作用不同,这个比值呈现大于1与小于1的不同特点。(6)地震活动区和稳定区的断层滑动系数亦有所差异,前者在一、二千米深度易于滑动,后者在三、四千米以上深度易于滑动。(7)最大剪应力随深度增加相当缓慢,其梯度低于垂向主应力梯度近一个量级,地震活动区和稳定区的梯度差别达1.5倍。(8)震源区外围附近的区域应力场,大震前呈现的变化为:区域应力场受到