GPS应变率场解算方法的对比分析及其可靠性研究

利用GPS速度场资料进行应变率场计算存在多种不同的计算方法,虽然理论上速度场与应变率为简单的偏导关系,但由于GPS观测为点测量方式,如何构建逼近真实的速度场进而计算可靠的应变率场就有其复杂的一面,因此实际计算中不同研究者即使利用相同的数据也很难得到相同的结果,究竟如何评价不同计算方法的可靠性和适用性就显得尤为重要.     

一种测试动三轴试样泊松比的方法

利用非接触式位移传感器研制了一套测量动三轴试样径向变形的装置。针对试样两端透水石对试样径向变形的约束,推导了对实测径向变形的修正关系。利用径向与轴向变形测量装置,就可以依据实测动三轴试样的轴向与径向变形确定其泊松比。通过橡胶、饱和细砂、饱和软粘土试样固结不排水动三轴试验与结果分析,说明利用这里提出的方法可以比较客观地确定动三轴试样的泊松比。这里的研究结果还表明,固结后的饱和三轴土样在不排水条件下受振动应力作用时,当其轴向动应变从10-5增大至10-3时,泊松比的变化基本为一常数,且与固结压力的大小无关,将其取为接近0.5是合理的。     

用GPS复测结果计算地应变

详细地叙述了用ＧＰＳ和应变数据计算地壳水平速度和水平应变率的方法,这一方法满足变形协调性条件。用全国和大华北地区ＧＰＳ网的多期观测数据进行了试算,获得了一系列地壳水平运动和应变率场分布的图像。根据这些计算结果,可以初步得出如下结论：（１）ＧＰＳ能够有效地监测现今地壳运动和形变的信息;（２）所述的计算方法是有效的,其计算结果比直接测量结果提供了更多的有关现今地壳运动和形变的信息。     

孕震过程中几个典型形变场的实验研究

采用激光实时干涉计量技术，观测刻有不同“构造”的试样在加压过程中的形变，研究不同破裂孕育区所表现的不同应变异常场特征。其实验结果与大同6．1级地震前后的应变场分布和运用雷达差分干涉技术测量的西藏玛尼地震、张北-尚义地震后的形变结果对比发现：（1）在一个大地震前后，孕震区出现特征形变场并可以由实验验证；（2）激光实时干涉计量技术与雷达差分干涉技术相似，激光全息技术可以在各种模拟条件下研究多种形式的形变异常场特征。建议用雷达差分干涉技术测量和研究孕震过程中的形变场特别是临近大震发生前的形变场特征，并进行相应的实验和观测研究。     

钢筋混凝土柱横向抗力的理论计算方法

为了研究钢筋混凝土（RC）柱的横向抗力特性,基于RC梁面力效应的全量应变理论进行改进,考虑了柱轴向荷载和端部约束作用。通过RC柱截面应力和弯矩关系,并基于轴力平衡,建立了轴向荷载与截面中性轴的关系方程;继而基于轴向荷载中性轴关系方程、变形协调关系和虚功原理,建立了横向均布荷载作用下RC柱的抗力方程。对方程进行解析求解,最终建立了计算RC柱横向抗力特性的非线性理论方法,并得到了RC柱横向抗力和位移关系的解析表达式。将该理论方法的计算结果与有限元计算结果进行分析比较的结果表明,本文所建立的方法能够正确反映轴向和横向荷载联合作用下RC柱的横向变形与抗力的关系。该理论模型的建立可为进一步的RC柱抗爆动力分析奠定基础。     

基于工业CT力学实验平台的建立及应用

将工业CT与数字体图像相关法相结合测量物体内部三维变形及应变已发展成为一种新的实验力学方法。本文介绍基于工业CT,自行研制的加载装置和数字体图像相关法(DVC)建立起的力学实验平台,该平台包括基本原理模块、数字虚拟实验模块、原位加载扫描实验模块、变形计算模块和结果输出模块,可以实现单轴压缩、三点弯曲、四点弯曲、点加载及拉伸实验试件内部三维变形场的测量。针对岩石材料与复合材料介绍该平台的应用。      

含不同随机缺陷数目岩样的破坏过程、前兆及全部变形特征

利用拉格朗日元法模拟了平面应变单轴压缩条件下具有初始随机材料缺陷的岩石试样的破坏过程、前兆和宏观力学响应.利用若干FISH函数于岩样内部规定初始缺陷并计算全部变形特征.比密实岩石弱的缺陷在破坏之后经历理想塑性行为.密实岩石在破坏之后先是经历线性应变软化行为,然后是理想塑性行为.随着缺陷数目的增加,剪切带间距缩小;岩样的强度下降.在应变软化阶段,最大不平衡力的明显的突增是由于被剪切带切割的试样块体发生了沿剪切带方向的运动.试样内部的缺陷数目越少,应变软化阶段最大不平衡力的峰值越高.无论从单元破坏角度,还是从侧向应变-轴向应变曲线、体积应变-轴向应变曲线、计算得到的泊松比-轴向应变曲线角度,都得到了相同的结论（即,缺陷越多,破坏前兆越明显）.采用两条倾斜的扫描线对岩样最终的破坏形态进行了扫描,发现当扫描线间距等于半个至1个单元长度时,初始随机缺陷位置与岩样最终破坏形态具有很好的相关性.     

对“郯-庐断裂带南段深层次的塑性变形特征及区域应变场”一文的讨论

“郯-庐断裂带南段深层次的塑性变形特征及区域应变场”(以下简称“郯-庐带应变场”)一文(发表于本刊,1984,第6卷,第4期)作者认为,郯-庐断裂带南段是一个对应于郯-庐断裂带深层次的大型平移韧性剪切带,并根据变形砾石讨论了区域应变场,用剪切的片理面、劈理面走向、褶皱轴迹以及原始片理面上的拉伸线理(经过展平)作为拉伸构造线的标志测量θ′角并计算位移量。同时还讨论了应变在垂深(实为地层)     

利用最小二乘配置在球面上整体解算GPS应变场的方法及应用

通过对位移与应变微分公式的分析,给出了球坐标系下应用最小二乘配置法由GPS数据整体解算应变场的方法.首先,对模拟数据的理论应变场与采用全部采样数据和随机抽取50%限定采样数据的应变场结果的对比分析,初步验证了最小二乘配置球面整体解应变场方法的有效性.然后,利用1999~2001和2001~2004两期中国大陆区域网GPS速度场数据给出了基于最小二乘配置球面解获得的应变率场结果,概要分析了此期间中国大陆应变率场的动态变化.最后,讨论了最小二乘配置在球面上计算应变场需要注意的问题和建议.     

青藏高原及邻区现今地应变率场的计算及其结果的地球动力学意义

许多研究人员利用GPS测量的速度资料计算了地应变率场，但其结果差异较大. 本文将地质统计学中的Kriging方法引入到GPS观测的速度场研究中, 通过Kriging插值得到青藏高原及邻区均匀网格节点上的速度值，然后运用有限单元中形函数(Lagrange插值函数)的求导方法，计算每个网格单元积分点处的地应变率分量，从而获得青藏高原及邻区的地应变率场的分布. 计算结果显示，青藏高原主体处在南北向受挤压、东西向被拉张的应变状态之中，但高原东部地区则正好相反，即南北向拉张、东西向出现挤压. 青藏高原及邻区主应变率的方位与震源机制解中P轴、T轴的方向基本一致；最大主压应变率的高值区分布在喜马拉雅主边界冲断带及附近地区，高原内部出现主张应变率大于压应变率的现象，且高原内部处在拉张应变状态. 面膨胀率结果也表明，喜马拉雅山及附近地区为面收缩区，而高原内部其他地区主要为膨胀区；最大剪应变率分布清晰地显示出青藏高原周边的主要断裂带轮廓. 文中的应变率计算结果预示青藏高原及周边地区现今的地应变与较长期的地质活动之间有一定的继承关系.     

网式大地电磁阻抗张量及其影响因素分析

网式大地电磁（Network-MT,N-MT）法采用长数公里至数十公里的电话线为电极线测量电场,很难形成两条笔直且相互垂直的电极线,因此阻抗张量的计算不如大地电磁法中直接.本文依据阻抗张量的旋转规则提出了一种计算N-MT阻抗张量的简便算法.依据该算法计算了中国东北地区5个N-MT测站的阻抗张量,获得了基于阻抗张量的视电阻率、相位曲线和最佳主轴方位角分布图像,为我国东北N-MT资料的进一步处理和解释提供了基础性数据.此外,本文对比分析了朝阳测站中6条N-MT观测电极线上阻抗张量旋转值与观测值之间的差异,重点讨论了产生这种系统性偏差的各种因素,提出其主要因素可能来自“电场等效各向异性”效应,即测站附近的地壳内部存在与观测电极线尺度相比拟的横向非均匀构造,而测站各电极线沿不同方向跨越不均匀构造,此时各电极线上的电场分量不遵循同一电场矢量的分解准则,导致地表观测三角形内阻抗分量不满足统一的阻抗张量旋转规则.     

矩形大定源层状模型瞬变电磁响应计算

针对矩形大定源介绍了一种层状导电模型瞬变电磁响应的快速计算方法.其基本思想是,将大定源回线源用较少的有限大小方形回线叠加.在频率域,该叠加过程导出矩形大定源回线模型响应可以表示为一个标准的Hankel积分,叠加效应仅仅是相应Bessel函数的空间积分过程.瞬变电磁响应可以利用余弦变换由频率域响应获得.均匀半空间模型计算结果和解析解较为吻合,层状模型模拟结果符合物理规律,不同测点位置感应电动势的视电阻率具有很好的一致性.新方法误差只是来源于圆回线对小方形回线的等效误差.与均匀半空间解析结果比较,只用16个方形回线等效,相对误差就可以小于10^-3.     

姚安地震序列与大姚地震序列震源参数的对比研究

2000年1月15日在云南省姚安县发生了M_S6.5地震, 2003年7月21日和10月16日在云南省大姚县发生了M_S6.2、 M_S6.1地震。 这两个地震序列均发生在滇中块体, 震中位置相距42.5 km, 构造、 应力背景相似, 但序列类型不同, 时间间隔短。 为深入研究姚安地震和大姚地震序列的特征, 根据昆明区域数字台网记录的数字地震波资料, 利用遗传算法计算了2000年姚安地震和2003年大姚地震序列的震源参数。 研究结果表明, 姚安地震序列和大姚地震序列的地震矩和近震震级有很好的线性关系, 它们的地震矩M₀均在10¹²~10¹⁴ N·m, 地震矩与震源半径之间呈线性关系。 应力降随震级变化不明显。 拐角频率和地震矩之间有明显的依赖关系, 用最小二乘法拟合拐角频率和地震矩的关系式, 利用此关系式可计算出给定地震矩的拐角频率估计值f_a, 进而可分析实际计算的拐角频率与估计值之差(f_c-f_a)的时间变化曲线。 姚安地震序列和大姚地震序列实际计算的拐角频率与估计值之差(f_c-f_a)及应力降随时间的变化表现出了不同的特征: 姚安地震序列的应力降和拐角频率差值在4.3级和4.6级强余震前均有一个上升-下降过程, 反映余震区应力场有一个增高-下降过程; 大姚地震序列应力降和拐角频率差值在M_S≥4.6强余震发生之前均会出现高值异常, 但在M_S4.6～4.7地震之前出现的高值异常持续时间短, 在M_S6.1地震前出现的高值异常持续较长。 文中结合两个地震的发震构造, 序列类型等特征进行了分析讨论。     

最小二乘配置下的天山地区应变场特征分布

利用已有的GPS观测数据,借助球面最小二乘配置方法对天山地区的GPS速度场进行研究,得到了研究区域应变场的空间分布特征．其最大主压应变表明,大地震多发生在主压应变快速交替变化的地带,主压应变最大值主要分布于西南天山与帕米尔弧及塔里木西北交汇的地区,强地震(M7.0—8.0)基本发生在该区域．面膨胀值表明天山地区应变呈挤压收缩的特征．      

Tomographic inversion for microseismic source parameters in mining

We propose a new method for inverting source function of microseismic event induced in mining. The observed data from microseismic monitoring during mining are represented by a wave equation in a spherical coordinate system and then the data are transformed from the time-space domain to the time-slowness domain based on tomographic principle, from whichwe can obtain the signals related to the source in the time-slowness domain. Through analyzing the relationship between the signal located at the maximum energy and the source function, we derive the tomographic equations to compute the source function from the signals and to calculate the effective radiated energy based on the source function. Moreover, we fit the real amplitude spectrum of the source function computed from the observed data into the ?? ^?2 model based on the least squares principle and determine the zero-frequency level spectrum and the corner frequency, finally, the source rupture radius of the event is calculated and The synthetic and field examples demonstrate that the proposed tomographic inversion methods are reliable and efficient     

青海门源MS6.9地震前后甘青地区应力变化特征研究

选取甘—青地区地球物理台网钻孔应变2021年1月至2022年1月数据计算其面应变相关系数、主应变、主方位角并进行投影,以面应变相关系数和数据精度进行质量控制,以主应变、主方位角及其地图投影分析甘—青区域钻孔应变的空间分布特征和时间变化特征。分析发现2021年主应变、主方位角及其地图投影变化能清晰地映证该区域构造运动,2022年1月8日门源6.9级地震时钻孔应变主方位角、最大主应变投影同震变化与此次地震地表同震位移场、应变场变化一致。上述发现为研究区域地质构造变化,对该地区地震危险性跟踪及短临跟踪提供参考。     

华南地区时变重力场建模实验和异常分析

陆面时变重力测量是监测地壳内部密度变化和物质运移的重要手段。 为确定华南时变重力观测网络的场源监测能力和重力场变化特征, 本文采用球面六面体单元构建重力场模型, 开展重力场建模实验, 对比不同建模方法与噪声条件下的局部重力场恢复效果, 并对2015—2017年来5期实测流动重力观测数据进行计算和分析。 结果表明, 最小二乘配置方法的建模效果和抗噪声干扰能力较好。 华南重力测网在地表等效可观测信号约±30×10^-8 m/s²的条件下, 场源空间分辨能力约为55 km; 实际重建的2015至2017年重力场累积变化基本趋势较一致, 重力负异常在不同时间尺度下表现为持续增强和积累, 且在局部出现正负波动的周期性变化。 本文研究结果对评价陆地重力数据质量, 指导地震重力观测网络系统改造升级, 客观地开展重力场变化解释、 分析强震孕育和物质变迁等科学问题具有重要的参考价值。     

Site-specific spectral response of seismic movement due to geometrical and geotechnical characteristics of sites

It is well-known that the response of a site to a seismic solicitation depends on local topographical and geotechnical characteristics. Many aspects of seismic site effect still need to be studied in more detail and they can be incorporated in the seismic norms after quantification. The purpose of this paper is to contribute to establishment of a simple method to include complex site effects in a building code. Horizontal ground movements in various points of two-dimensional (2D) irregular configurations subjected to synthetic SV waves of vertical incidence are calculated. The parametric studies are achieved by means of HYBRID program combining finite elements in the near field and boundary elements in the far field (FEM/BEM). The results are shown in the form of pseudo-acceleration response spectra. For the empty valleys, we can classify the spectral response according to a unique geometric criterion: the “surface/angle” ratio, where surface is the area of the valley opening, and angle denotes the angle between the slope and horizontal line in the above corner. To assess the influence of the 2D effect on the spectral response of filled valleys, the response of alluvial basins are compared with the response of one-dimensional columns of soil. Finally, an offset criterion is proposed to choose a relevant computation method for the spectral acceleration at the surface of alluvial basins.     

利用最小二乘拟合法进行多站地磁日变基值归算

多站日变改正技术是解决远海区大范围磁力测量地磁日变改正的关键技术,然而多站日变改正中,为了减小磁场水平差异的影响,分站日变基值必须向主站归算.基于地磁日变化的时空特点,尝试将最小二乘拟合法引入到多站日变基值归算中,并采用多站同步观测数据对方法的有效性进行了验证.结论表明:当主站和分站日变性质相似时,最小二乘拟合法可以取得良好的效果,且对同步观测时段低.但是当日变性质差异较大时,则应当采用传统的同步比对法.