低频振动作用下土壤气中氡浓度变化的初步实验研究

“振动”作为水氡震兆异常机理已引起人们的关注,并进行了一些实验研究。超声振氡实验是在室内进行的;而低频振动实验则主要是通过大爆破水(气)氡观测在野外进行的并得到了令人鼓舞的结果。人工爆破产生的应力波确实能引起地下水(气)中氡浓度发生变化,但变化比较复杂,很难用一个模式进行解释。为了进一步研究在低频振动作用下氡浓度变化的特点和机理,首先开展了土壤气体中氡的振动实验。岩石破裂时声发射有极宽的频带。岩石标本的滑动产生约100赫的声发射,弯曲和拉伸产生100—1000赫的声发射;而岩石受压产生微破裂时的声发射为10~5—10~6赫,人工爆破和微震的体波频率相似,一般为几赫或十几赫,最高为几十赫、而地震时已记录到的声发射为50—70赫,有的为数百赫。因此,低频振动实验有极宽的频带可供选择。     

非线性地震学问题

近年来在现场进行的地震激发实验结果揭示出三种不同类型的非线性效应,它们是:应力场时变引起的波速时变;较小形变(ε_1×ε_2≈10~(-12))时的地震波干涉;应力场的幔变化对应真实地质介质地震活动的地震振动,即地震发射过程的参数的强烈影响。产生正弦信号的地震可控震源以及高灵敏度窄频带记录仪器的使用给详细研究非线性效应提供了新机会。这两种工具为在种种地质条件和波传播情况下研究非线性效应开辟了十分广阔的新的可能性。这些结果改变了我们关于非线性效应仅对强震波传播起明显作用的观点,即使很弱的但可检测的非线性效应也能够用于研究介质结构和地球动力学过程,用于地震勘探和油气探测。     

各向异性介质中扭转波分裂的实验观测

实验室可以产生两种振动模式的横波，一种是剪切振动，另一种是扭转振动，在各向同性介质中两模式的横波速度是相同的，但它们的振动特性不一样，前者表现出很强的偏振特性，后者为无偏振特性.实验测试表明无偏振特性的扭转波在各向异性介质中传播时也会出现两种速度不同的扭转波，速度值与剪切横波的快慢横波速度值一致.用扭转波换能器接收时，这快慢扭转波的波形振幅不受各向异性方位影响.通过两块均匀的各向异性样品，用实验观测揭示了各向异性介质中扭转波的一些传播特征.     

在超声作用下水-大理岩系统的化学异常行为

实验证实,在超声作用下,水-大理岩系统有明显的化学异常行为:组成大理岩的有关矿物快速分解,水变为碱性,同时出现 H2发射;在岩石显微镜鉴定和水、岩化学分析的基础上,对上述化学反应做了机理分析和讨论.      

地震临界点理论的实验研究

按照临界点理论 ,在大地震或岩石等脆性材料破坏发生之前能量会加速释放 (AER) ,这种加速过程呈幂律变化 (power law) .本文通过大尺度岩石破裂声发射实验 ,对这一临界现象进行了研究 .实验分别采用 3种岩石试件 ,并且实现了不同轴压加载历史以及三轴应力状态 ;实验利用声发射技术记录了微裂纹产生和扩展时所释放的弹性能 (声发射 ) ;实验结果证实了临界点理论 ,在不同的实验条件下 ,岩石材料在受压破坏之前弹性能会出现明显的加速释放过程 .本文还对使用AER预测中期地震进行了初步研究 .     

地下铁道的振动及其控制措施的研究

150年来地下铁道得到了广泛的发展,近20年来我国的地下铁道更是得到了迅猛的发展.在地下铁道给城市居民的工作和生活带来方便的同时,其引发的振动与噪音也给城市建设和居民生活带来了危害.本文从振动产生、振动传播和振动作用三个阶段论述了地铁振源及其传播的规律;传播特性与振源频率、振源与轨道距离、振动频率,以及列车运行速度、隧道埋深、地质条件、建筑物结构等有关;振动传播影响因素包括:土壤类型、钢轨类型、轨道类型、建筑物质量类型、建筑物材料等;地铁振动的危害是多方面的,噪声干扰人们的日常生活,振动对建筑物的安全性、使用寿命造成影响,同时还影响精密仪表测量等.本文提出了在规划设计阶段、施工阶段的振动控制措施,以期减小其危害.     

各向异性介质中扭转波分裂的初步实验观测

实验室可以产生两种振动模式的横波，一种是剪切振动，另一种是扭转振动.本文利用扭转换能器观测了扭转横波在各向异性样品中的传播特性.实验表明，无偏振方向的扭转波在各向异性介质中会以两种不同速度传播，并出现波的分裂现象，其快慢波的速度值与剪切横波的快慢横波速度一致.用扭转波换能器接收时，快慢扭转波的波形振幅不受各向异性方位影响，表现为无方向性.通过两块不同来源的均匀各向异性样品，用实验观测方式初步揭示了各向异性介质中扭转波的一些传播特征.     

地震临界点理论的实验研究

按照临界点理论，在大地震或岩石等脆性材料破坏发生之前能量会加速释放（AER），这种加速过程呈幂律变化（power-law）. 本文通过大尺度岩石破裂声发射实验，对这一临界现象进行了研究. 实验分别采用3种岩石试件，并且实现了不同轴压加载历史以及三轴应力状态；实验利用声发射技术记录了微裂纹产生和扩展时所释放的弹性能（声发射）；实验结果证实了临界点理论，在不同的实验条件下，岩石材料在受压破坏之前弹性能会出现明显的加速释放过程. 本文还对使用AER预测中期地震进行了初步研究.      

大震前地震活动平静现象一种可能的机制:断层的蠕滑-匀阻化

许多大地震前地震活动存在明显的平静现象,由于其普遍性,地震平静现象被认为是具有物理意义的地震前兆并被作为地震预报的重要依据.关于大震前地震平静现象的物理机制,国内外学者从不同角度进行了研究,其中包括用破裂强度的双峰式分布、扩容硬化、震前滑动造成的应力松弛、震源体内外介质性质的差异和相互作用等机制解释强震孕育过程中短期地震活动的平静现象.尽管在一些模型中把岩石力学实验结果作为证据之一,但来自与地震活动最相似的岩石变形声发射的实验证据并不多.因为以往大量的实验结果表明,在恒定的加载条件下(等位移速率、等应力速率等),岩石破坏失稳前声发射活动多表现为加速特征,尽管一些岩石破坏前声发射活动加速现象不明显,但也难以观测到平静现象.然而,在我们开展的一系列断层结构和介质不同的中尺度标本的声发射实验中,一些标本破坏失稳前声发射活动表现出明显的相对平静现象,据此我们对大地震前地震活动平静现象的物理机制进行了讨论.     

含裂隙介质受压破裂前地震波特性的综合实验研究与理论分析

本文用单轴压缩下砂岩试件的P、s波超声实验,对含裂隙高空度砂岩破裂前的Vp、Vs、Vp/Vs、Ap、As、As/Ap,初动段频谱,介质传递函数作了一系列实验研究。结果表明:l.Vp、Vs及Vp/Vs的变化同花岗岩,2.As/Ap要发生变化,3.有低频增加现象,4.介质传递函数发生变化,5.有第二P波产生。最后文章用两相介质中地宸波传播理论对实验结果作了定量分析。     

Z—D横向各向同性介质中的地震波

在本文中,我们比较详尽地研究了二维横向各向同性介质中地震波势位解,发现:在二维条件下,似P波、似SV波与似SH波解耦。通过对质点振动的研究发现:似P波振动方向一般与波动传播方向不一致,似SV波引起的质点振动方向与波动传播方向不垂直,似SH波引起的质点振动方向与波动传播方向绝对垂直。     

Q值简介

弹性波通过介质传播时,它的振幅随着传播距离或时间而衰减。有多种原因可以造成这种衰减,如波动振幅随着距离的增加而产生的几何扩散,在介质边界处的反射、折射以及介质的非弹性吸收等。所谓介质吸收是指由于介质的内阻使弹性波部分弹性能量耗散而转化为热能的现象。为了描述介质吸收特性的强弱,引入了一个无量纲的因子“Q”,称为介质的品质因数。“Q”值是用来度量介质中振动或波动能量的非弹性衰减率的物理量,是介质所固有的特性。对于     

水位波动信息在含水层中传播特性的实验研究

本文通过一系列水动力学模型实验，探讨了水位波动信息在含水层中传播的特性。实验结果表明，水位波动信息在含水层中传播时发生幅度衰减、时间滞后乃至形态变异等复杂现象，其特征同含水介质的类型、波动信息的频率与传播距离等有关。这样的结果，对地下水位映震条件、映震特征与映震机制的深入研究，提供了有益的启示。     

岩石摩擦滑动中声发射的多普勒效应

在双剪摩擦滑动实验中可观测到声发射的多普勒效应。对于单个声发射事件，顺断裂扩展方向上的探头可记录到较短周期的初动波半周期，而在断裂扩展反方向上的探头记录则反之，在扩展过程中，声发射前续波由初始破裂引起的前激波、声源破裂扩展的扩展相和停止相组成，显示出声源破裂有一由静到动的加速过程。而在时间序列上，声发射事件存在着３个阶段：较强声发射事件发生初期，前激波时间超前较长，停止相不明显，声发射源的破裂速度较慢；第二阶段停止相突出，扩展速度加快，前激波到时超前量减小；最后，在原初始半周期处叠加了较大振幅的高频波     

地下生命线工程地震反应的超声模拟

本文应用超声地震模型实验方法研究地下生命线工程的地震反应.按一般的场地条件,根据相似原理设计了地下生命线工程非均匀场地,均匀场地实验模型.除进行了解释震波传播的震相分析外.还重点展开了以质点振动为中心的一系列分析工作,结果表明:距离震中越近,地震地面运动的强度变化幅度及变化速率越大,从而对地下管线越不利;在软土覆盖层中,压缩波主要造成管线的径向弯曲变形.剪切波则主要引起管线的轴向伸缩变形或派生纵弯作用;当覆盖层较薄(厚度小于震波波长)时,地震地面运动强度的节律性变化,主要受基岩中震波波长的控制;地表覆盖层岩土性质,对地震地面运动强度有显著影响;不同性质的覆盖层介质对地震地面运动各分量的影响程度不同;波的传播效应使地表在不同时刻处在不同时刻处在不同的质点振动状态下,在横向突变的非均匀覆盖层条件下,不同岩土单元的的接触部位,将存在显著的振动相位差异和强度差异:由于地下管线与周围岩土层变形一致,故上述关于地震地面运动的结果,也即不同条件下地下管线的变形特点.需针对不同情况加强地下管线的抗震措施.      

氢发射和地震活动间的关系

中央构造线是日本最长的活动断层,对其附近的榆亚斯帕矿泉气泡化学组分的测量,表明H_2发射增长时期与附近的翁诺震群事件相符合。在最近三年里,无例外地观测到4次相符合的事件。H_2浓度的变动范围在<0.5和200ppm之间,而其它气体,如He,Ar,N_2和CH_4没有很大的变动。H_2浓度与地震活动释放的能量有关。野外资料以及Sugisaki 等(1983)所做的室内实验结果表明,在矿泉观测到的H_2是因地震活动而破碎的岩石与地下水反应而产生的,矿泉水中的H_2出现在地震之前,这一观测结果提示岩石中的微破裂可能发生在地震之前,前兆性的H_2发射可能有助于地震预报。     

地震学百科知识(一)——地震波

引言地球内部介质发生微小形变时,介质会显示出弹性性质。当介质元偏离其固有位置时,介质元会发生围绕其原始位置的振动这种振动在地球内部的传播称为地震波。地震波的传播现象与声波、电磁波有相似之处,但地震波的传播是基于地球介质的弹性性质。地震波又可分为体波和面波。体波在介质内部传播,在固体内传播的地震体波分     

不同温压条件下声发射应变能释放特征——加速模型参数物理含义的初步讨论

利用不同温、压条件下的花岗岩变形实验数据,研究声发射（AE）事件应变释放特征,探讨加速模型参数m值与温压环境的关系.常温条件下,声发射应变显示一定的加速释放特征,但m值随围压增加未显示出趋势性的变化,表明常温条件下m值与岩石强度关系不密切.围压固定时,m值随温度升高逐渐变大,声发射应变从加速释放逐渐过渡到匀速释放,这意味着不同温度条件下岩石变形过程中内部微破裂形式的差异,可能导致应变释放类型的较大差异（即m值的较大差异）.在浅表地层的温压条件下,岩石破坏前显示一定的加速释放特征,m小于1;在渐进式破坏区段,应变释放呈逐渐减弱的减速释放态势,m明显大于1;在深部温压条件下,应变释放加速特征明显,m值明显较低.此外,完整岩样破裂前声发射应变加速释放特征显著,而宏观剪裂面的黏滑之前,声发射应变基本上匀速释放.     

加卸载响应比（LURR）、矩／能量加速释放（AM／ER）、态矢量：岩石试件破坏前兆的实验研究

为了验证大地震发生前或者非均匀脆性介质宏观破坏前加卸载响应比和能量加速释放等前兆现象，本文进行了三轴应力(压缩)条件下大尺度岩石破坏声发射实验。实验采用4组岩石试件，并且分为单调加载和循环加载两种方式。实验结果证明了脆性材料宏观破坏前加卸载响应比升高和能量加速释放这两种前兆现象。本文提出了一种描述岩石试件损伤演化的新的物理量——态矢量。     

震相概述——第二讲 震相基础

在上一讲,介绍了震相的定义:“地震震相,是指在真实地震图和模拟地震图上,我们目前能判断其性质和种类,即能反映震源、介质和仪器一定信息的规则地震波形或波列。”由此可见,地震震相的物理基础是地震波,即地球介质振动的激发、传播和接收。其中,振动在非均匀的地球介质中传播,是形成不同性质和不同类型露相的主要原因。描述质点振动大小及其传播方向的是惠更斯—费涅尔原理。这个原理的要点是:(1)新波阵面是原波阵面子波包迹;(2)新波阵面的强度是原波阵面子波的迭加(同相增强,反相减弱)。以上这两点,不仅适用于均匀介质,而且适用于含有间断面的非均匀介质。这个