地震动旋转分量的反应谱估计

地震动旋转分量对结构物的破坏作用越来越引起人们的注意。从工程应用考虑,首先要解决的问题是如何获得旋转反应谱。本文从弹性波动理论出发,提出了两种直接从平动反应谱获得旋转反应谱的方法。一种是“反应谱定义法”,另一种是“近似反应谱-功率谱转换法”。然后基于随机振动理论。对这两种方法的精度及其各自的适用范围进行了深入的讨论。     

智能导钻技术体系与相关理论研发进展

为满足国家高效低成本开发深层/超深层(埋深4500～9000 m)油气资源的战略需求,亟待发展适合我国地质禀赋的深层/超深层石油地质理论,创新支撑深层/超深层油气勘探开发的智能导钻技术体系.依托中国科学院A类战略性先导科技专项“智能导钻技术装备体系与相关理论研究”(简称智能导钻系统),面向深层/超深层系统性开展了油气成藏理论、旋转导向和地质导向钻进技术、远程决策系统和装备试验平台研究.深层/超深层特有的高温、高压环境和水的加氢作用能显著提高油气资源潜力,多类型优质规模储集体形成的主控因素为“先天基础、后期改造、深埋保持”,多期成藏改造过程控制了深层/超深层油气藏类型和分布的差异性.围绕智能导钻技术体系的旋转导向(钻)、地质导向(测)、高速传输(传)、地面控制(控)四大子系统,突破了旋转导向高精度动态测量与控制、非接触高效电能与信号传输,随钻方位电磁波测井全对称抗干扰天线系、高温高压仪器设计与封装,井地数据传输非线性流体负载高精度伺服控制、强畸变信道微弱信号提取等关键技术.研制了旋转导向、地质导向、井地传输等10余支井下仪器,实现了“钻-测-传-控”一体化智能导钻系统的集成总装.目前正在...     

青藏高原中南部近期地壳水平形变

20世纪90年代以来,“网络工程”和“陆态网络”积累了十余年的GNSS观测数据.以1999-2011年西藏、青海地区GPS区域站观测结果为基础,利用多核函数法和球面应变模型,计算了青藏高原中南部地区区域整体无旋转框架下的运动场和应变量,对汶川地震前后两个时段的结果作对比分析.     

论地球没有围绕太阳旋转——揭秘地球在太阳一侧圈转

地球永恒自转与圈转,在地球上观测宇宙,每时每刻都在改变视觉角度。如果地球围绕太阳旋转,不管银河是不是在围绕太阳旋转,夜晚观测银河就会有明显移动。在冬季出现日环食,夏季出现日全食,也明显说明了地球没有围绕太阳旋转,月球也没有围绕地球旋转。如果地球围绕太阳旋转,月球围绕地球旋转,当地球旋转到相距太阳较近时期(夏季),月球也旋转到地球与太阳之间,同时地球、月球、太阳在一条直线上,只可能解释为日环食,如果解释为日全食,就会永远没有日环食出现。当地球旋转到相距太阳较远时期(冬季),月球也旋转到地球与太阳之间,同时地球、月球、太阳在一条直线上,也只能解释为日全食,如果解释为日环食,就会永远没有日全食出现。在现实当中,偏偏都是夏季出现日全食,冬季出现日环食,充分说明地球围绕太阳旋转,月球围绕地球旋转的观点有错。地球在太阳一侧圈转,地球轨道圈在月球轨道圈之中,才是唯一客观存在的天体动态。     

光纤振动传感之一:旋转测量技术及其地震学应用

地震波场可分解为三分量平动和三分量旋转运动.旋转分量包含重要的波场梯度信息,是地震波场重建的关键要素,但过去由于缺乏稳定的高灵敏度旋转测量仪器,它在不同的地震学应用中常被忽略.光纤旋转地震仪是率先打破测量仪器缺乏困境、最先实现商业化的旋转地震仪,也是目前最有发展前景的地震波旋转直接测量设备.光纤旋转地震仪基于Sagnac效应,并依托成熟的光纤陀螺技术实现振动的旋转分量测量.它具有纯光电传感不受平动影响的测量优势;并且能够在高灵敏度和宽频带旋转测量的基础下实现设备的小型化,有利于旋转测量的应用推广.因此,光纤旋转地震仪和传统的地震仪将形成互补,实现旋转和平动六分量(6C)的观测,更好地提取地震波场特征,提高振动监测能力,有效改善震源过程反演、地下结构成像和地震破坏机理研究等应用.本文主要介绍光纤旋转测量的基本原理、旋转地震学的应用及其潜在应用前景.     

乙状结肠扭转的MSCT诊断?

目的：探讨乙状结肠扭转（SV）的多层螺旋CT（MSCT）表现,以提高SV术前诊断水平。方法：回顾性分析手术病理或肠镜复位证实的15例乙状结肠扭转MSCT表现,归纳其影像学特征。结果：15例SV的MSCT征象有：15例均显示乙状结肠扩张,4例提示有肠管损害,包括肠壁增厚、肠系膜水肿、系膜间渗出和腹腔积液等;CT定位像显示倒“U”征14例,横断面图像显示“圆腹”征13例,“鸟嘴”征11例,MPR显示“交叉”征10例,“漩涡”征9例;CT增强及CTA显示肠壁强化减弱3例,肠系膜小血管闭塞1例,肠系膜动脉旋转2例。结论：乙状结肠扭转的MSCT表现具有一定特征性,尤其是肠管损害的判断对指导临床治疗有较大价值。     

华南地区现今地壳水平形变的空间特征

利用GAMIT/GLOBK/QOCA软件处理了中国地壳运动观测网络工程(以下简称“网络工程”)和中国大陆构造环境监测网络(以下简称“陆态网络”)1999、2001、2004、2007、2009和2011年共6期GNSS华南区域网观测数据,获得1999-2007年和2009-2011年ITRF2005下运动速度场,以此为基础借助于多核函数解析、滤波和应变场的无偏算法以及区域无旋转基准,在运动场连续变化的条件下获得了华南地区1999-2007年和2009-2011年运动与形变场,结果表明: (1) 1999-2007年该区域内部水平相对运动比较微弱(图1a),平均运动量为1 mm/a左右,整体呈现出“外大内小”特征分布,边界区域大、内部小.     

唯象场变化中自然过程的韵律

6.1韵律——自然过程基础地球内部发生构造物质变换及其在地球物理场中反映过程的周期性问题是现代地球动力学最重要的问题之一。地球动力学和地震过程周期性的物理基础是:第一,地球构造和物质不均匀性形成于随时间变化的重力场中;第二,地球——“演化系统”整个时间都处于反向趋势作用下——趋向最低位能较稳定位置和制动地球旋转的外力作用下等;第三,现代地球面貌呈现不均匀性,其具有适应存在条件的特性。由于结构多相性,可把每一不均匀层(断块、地块、层等)看作是在外力作用下能够运动、移动和旋转的物体。断块间、层间和其他地区、带、…     

地震旋转效应教材:历史实例

地震旋转效应被观测到已有几个世纪。最初的旋转地震模型有两种,均由Mallet在19世纪中叶基于物体相对于其底部结构的旋转所定义。地震旋转效应能够完满地解释所观测到的地表旋转现象。本教材(大部分基于西方文献)中,我们将从历史角度简要介绍地震旋转效应。     

基于地倾斜数据的九寨沟Ms7.0地震旋转运动场构建

过去几十年由于对地面旋转运动认识的不足以及直接测量旋转分量存在实际困难,所以一直忽视了地震旋转分量的观测和研究.目前国内尚缺乏地震旋转量直接测量的工作,文章尝试讨论从地倾斜资料中获得地震旋转量的可能性.基于均匀全空间弹性波场的位移公式,推导了剪切位错源在水平面产生的旋转运动场,对比分析了三分量平移运动和旋转运动近、中、远场的特征.并根据自由表面旋转量与倾斜量的对应关系,获得了间接构建分层半空间中旋转运动场的方法.最后计算出2017年8月8日四川九寨沟Ms7.0地震产生的理论旋转运动场,结果表明九寨沟Ms7.0地震产生的旋转运动场集中在震中附近约150km范围内,主要分布在近垂直于断层走向的区域.自由边界的存在对整个地震旋转运动场有衰减作用,特别是在旋转分量的能量优势方向衰减剧烈.通过实际地倾斜数据与理论旋转运动场的对比,发现特别是在远场区域,实际资料与理论计算结果的趋势性基本一致.表明了可以尝试从地倾斜资料中获得地震旋转运动水平分量,为完整描述地下介质的运动特征提供更丰富的信息.     

旋转运动在地震学中的应用概述

旋转地震学是研究由天然地震、爆破和周围环境振动引起的地面旋转运动的新兴学科。对于它的研究不仅有助于对质点运动(平移运动、旋转运动和形变)进行完整的描述,而且对广义地球物理学,如强地面运动地震学、地震工程学、地震物理学、地震仪器等的研究也有重要指导意义。本文系统介绍了旋转运动在地震学中4个方面的应用。首先,介绍基于平移运动和旋转运动的共同测量,得出了计算远震瑞利波和勒夫波相速度的理论公式,并以西伯利亚地震为例,得出台站附近的相速度结构;其次,利用环形激光仪仅对地震SH波敏感的特性,分离P波和S波,分辨海洋噪声和面波,确定海洋噪声的反方位角;然后,介绍利用旋转传感器对自由振荡的长周期环形模式的观测;最后,对包含旋转观测量的多参数反演问题的重要性和实用性进行了阐述,并分析了旋转地震学研究现存的问题。     

地旋与地震预报

1957年我们研究了1556年陕西关中8级大震前约8小时在震中区两县出现的“地旋”和“地旋运”现象,认为这是一种前震现象。1971年作者和秦保燕再次研究了上述地旋和地旋运的现象,认为它与一般前震的波动不同,可能是一种较缓慢的地面旋转运动,並指出这种现象可能是大震前震源断层面上较大部份弱化並产生预运动所致。本文进一步指出产生地旋和地旋运的原因是由于未来大震震源断层面上不同子源发出的波到达震中区地面后具有不同的振动方向但又相遇在一起互相迭加的结果。要造成这种迭加结果大致有以下三种情况:一个是大震前震源断面上同一部位有异向的缓慢错动(相夹角不大于90度);另一个是两个或两个以上的缓慢错动虽是同一方向但它们相距较远(都位于未来大震的震源断层面上);第三个是只有一个错动但错动面积很大,该面积上不同边界处的错动部份相距较远。以上三种情况发生的波在地表的合成皆会形成明显的旋转运动,其中第三种情况包含第二种情况,它是我们1971年提出的产生地旋和地旋运现象需要较大断层面积上发生预运动的原因。当然也不排除震源地方有单旋和双旋运动在地表产生地旋和地旋运的可能。以上讨论的是临震前的地旋前兆,我们建议设计专门的仪器记录这种缓慢的地面旋转运动。在中长期地震预报方面尚有地块旋转运动的可能。对此我们在1987年曾讨论过。即某些大震是走滑兼块体的旋转。这种现象可由大震在地表造成的错动后果分析出来。即全段是走滑但两个端部地段分别兼有正断层式和逆断层式倾滑成份。1920年海原8.5级大震就是这样的。从力学道理上来说,这是在大区域水平挤压情况下沿断层不同地方其地壳下方有不同的垂直力作用的结果。这种不同的垂直力作用可造成断层盘体的旋转。根据布里季曼(Bridgman)效应,旋转是有利于粘滑错动的,因之它在走滑上的迭加可能对大震的发生具有重要意义。作者建议在野外应寻找与旋转有关的形变指标和新构造运动指标,以利于判定潜在的大震危险区。此可称为剪旋模式。     

提高地磁绝对观测数据精度的有效途径

经过长期观察发现用CZM-2型核旋仪(及其同类仪器)进行定点观测读数时,运用分量仪线圈“单向”旋转的方法进行分量观测,再加上做好一些其它辅助措施,能够充分消除人为因素和仪器本身误差所带来的影响,明显提高仪器的观测精度,达到使观测资料更加准确的目的。     

XG—4测汞仪的炉温控制实验

在我国进行汞量观测的地震台站中，所使用的仪器大多数是ＸＧ－４测汞仪。在正常情况下，炉温由仪器面板上的旋钮控制，简称为“自控”。但是，在使用一段时期后，面板上的炉温旋钮失灵，无论怎样旋转，炉温也不能升到测量必需的温度（一般为８００℃）。鉴于维修不便，元...     

底部旋转型颗粒阻尼器减振性能分析

颗粒阻尼器是土木工程领域一种相对新颖的被动控制技术,为提高颗粒阻尼器的减振性能,通过在颗粒容器与主体结构间设置旋转机构,提出了一种底部旋转型颗粒阻尼器。该阻尼器特点是通过容器的转动加速颗粒的运动,从而增加颗粒与容器壁的碰撞,因此增加阻尼器耗能。首先介绍了底部旋转型颗粒阻尼器的构造和工作原理;接着在底部固定型颗粒阻尼器计算模型的基础上,提出底部旋转型颗粒阻尼器的计算模型;基于二者的计算模型,研究并对比了质量比、激励幅值、旋转刚度及频率比等参数对2种阻尼器减振的影响规律;最后将2种颗粒阻尼器应用于多层框架结构的减震,为了考虑地震动的随机性,选取5条具有不同频谱特性的地震动输入。研究结果表明：在5条地震动作用下,底部旋转型颗粒阻尼器的位移和加速度减振率均优于底部固定型颗粒阻尼器,说明底部旋转型颗粒阻尼器具有较好的适用性。     

主应力轴持续旋转条件下饱和松砂的振动孔隙水压力特性

利用新研制的“土工静力-动力液压三轴-扭剪多功能剪切仪”,针对福建标准松砂,在三向非均等固结条件下,进行了能够模拟海洋波浪荷载作用下主应力轴连续旋转的循环耦合剪切试验。通过试验着重探讨了初始主应力方向、振动过程中主应力方向连续变化对不排水条件下砂土的振动孔隙水压力增长特性的影响。实验研究表明:在振动过程中主应力轴连续旋转的条件下,初始主应力方向对砂土的动孔压比与振次比之间关系具有显著的影响,随着初始大主应力与竖向之间夹角的增大,动孔压比的增长速度明显加快,具有较好的规律性;归一化孔压比与广义剪应变之间的关系基本上与初始主应力方向角和振动剪应力幅值无关。     

地面运动旋转分量观测综述——以中国台湾地区旋转运动观测为例

旋转地震学是一门全面研究由地震、爆破以及周围环境震动引发的地面旋转运动的新兴学科.随着观测水平的提高及旋转运动研究的深入,旋转运动研究的重要性也逐渐突显出来.目前国际上对于旋转地震学研究较多,而中国大陆地区鲜有文章提及旋转运动观测.本文从3个方面对旋转运动观测进行描述.首先基于经典弹性力学,介绍了旋转运动的基本理论,表明可以通过直接、间接的两种方法获得旋转量.其次介绍了旋转运动观测进展,表明观测技术的发展对旋转运动的观测具有重要影响.最后考虑到中国台湾是旋转运动观测研究较早并且较为深入的地区,重点介绍了中国台湾地区的观测实例.本文对旋转运动观测进展进行梳理,期望对国内开展旋转地震学观测及研究提供一定的帮助.     

近场区地面旋转运动研究

在19和20世纪,地震观测者主要记录地震引起的平移波场,而缺乏对旋转运动的观测和研究。我们的目的是进一步认识地面旋转运动及其与平移波场的关系,着重研究离震源几个波长的近场,在那里可能需要考虑与旋转运动有关的破坏。通过收集大量已公布的强旋转运动数据,得到了一幅包括可获得的旋转振幅及其变化值的基本图件。为了得到更加详细的图件,我们对在格勒诺布尔谷发生的一个走滑型地震进行了大规模的三维数值研究,通过对那里的地形、震源和场地效应相结合,从而产生了逼真的波场。根据旋转和平移的峰值振幅,以及它们与土壤非线性和震源方向性这两个影响因素的关系,分析了合成数据集。在软土层上测得MW6.0级地震的峰值旋转运动量是1mrad,峰值旋转速率是10mrad/s。这些值很大程度上依赖于震源位置、场地条件和地形特征,这些因素会导致20km内的值发生几乎一个数量级的变化。最后,我们利用峰值地面速度(PGV)和峰值地面旋转量(PGω),对数值模拟的结果和类似条件下通过台阵技术得到的野外资料(帕克菲尔德)进行对比,以研究浅源中等大小地震在近场所预期的平移与旋转运动振幅的关系。我们的数值模拟的结果与过去研究中的观测值拟合良好。再有,PGV/PGω比值的空间变化呈现出一个趋势,而这个趋势与研究所选择模型的速度结构有关。     

应力主轴往返旋转条件下砂土变形规律试验研究

在已有空心圆柱扭剪仪上开发新的控制模块,实现应力主轴以任意初始方向角开始并以任意角度幅值进行往返旋转。在此基础上,对丰浦砂开展系列应力主轴往返旋转试验。试验结果表明:1应力主轴往返旋转角度幅值和初始主应力方向角均对砂土变形有不可忽视的影响;2不同于应力主轴连续循环旋转的情形,应力主轴往返旋转时砂土由于"楔入效应"可能出现体胀。     

阿尔金断裂东端的旋转构造及其动力学意义

在阿尔金主断裂与祁连山北缘断裂的交汇部位，发育一个反时针旋转构造——照壁山旋转构造，它是新构造运动期阿尔金断裂左行走滑运动的结果。结合前人资料，对照壁山旋转构造变形及其发育过程进行了初步分析，认为阿尔金断裂与祁连山北缘断裂的构造转换是通过旋转构造变形来实现的。沿阿尔金断裂一系列旋转构造的存在和青藏高原东北缘旋转构造的发育表明，伴随青藏高原北部物质绕喜马拉雅东构造结的顺时针旋转运动，使旋转构造成为高原北部边缘带转换、吸收构造变形的重要表现形式。