坚固体孕震模式前兆能量场演化特征

根据已建立的坚固体孕震模型,通过模拟计算和对比研究,得出坚固体模型应用能密度相对均匀分层模型的增量变化图象及其演化特征,研究表明,该孕震模型在外荷载作用下,软弱体部位的应变能水平总体高于坚固体的,断层部位的应变能密度也比较低,随着外荷载的增大,软弱体首先发生屈服变形和“能量饱和”应变能密度增加速度减小,坚固体出同服变形和“能量饱和”的现象较弱体晚,加载后期其能量积累速度比软弱体的快,断层部位应变能     

唐山地震孕震过程的数值模拟

本文用二维马克斯威尔粘弹性模型,模拟了唐山地震的孕震过程,探讨了唐山地震的力学背景与某些前兆异常的机理。研究结果表明:唐山地震震源体的形成可能是在定常边界力作用下,由于地壳介质的非均匀性,使弹性应变能在局部地区长期积累的结果。唐山断块区内可能存在坚固体所具有的高强度是造成应力差与应变梯度增大的决定因素,唐山地震前的许多异常现象与应变能积累到后期、地壳内发生岩石膨胀与断层蠕滑(相当于坚固体的软化)密切有关。     

地震前兆场物理模式与前兆时空分布机制研究（一）──坚固体孕震模式的由来与证据

首先针对“地震前兆场物理模式建立”项目的需要，阐述了该项目的研究思路与必须研究的若干科学问题，强调了强震孕育条件与过程的研究是其中的核心文中先对笔者８０年代提出的“坚固体孕震模式”的由来与发展作了概述；进而从深部构造、力学分析、破裂实验三个方面论证了该模式的合理性．从华北北部层析成像研究结果看出：强震震源都分布在高速块体内，或高速块体与低速块体接触地带，但偏于高速体一侧．通过硬、软包体力学模型研究，确认：硬包体（即坚固体）是大量应变能高度集中的重要条件．岩石失稳条件的理论与实验研究一致表明：只有震源体的刚度大于环境刚度时才可能导致岩体失稳、突然破裂与应力降的产生．     

地震供能、储能与放能机制的研究

“双向应变结构”是孕育和发生地震可能的供能、储能与放能的一种机制。它既能缓慢地储存弹性势能与重力势能而孕育地震,又能突然快速地释放弹性势能与重力势能而发生地震。由于地震发生时孕震体是(原应变的)应变逆转的自破裂过程,因此当初始破裂发生后,在破裂的前沿区,地震剪切应力在原有应力集中的基础上,还会再次产生一个突然快速增强(使破裂加速)到快速减弱(使破裂减速到停止)的过程,即产生“应变逆转破裂效应”。这样,不仅会大大增加地震破裂前沿区的剪切应力,而且还会大大减小破裂中的阻力,可能使地震发生中的断层强度佯谬得到解释。“双向应变结构”破裂发生地震的具体物理机制,印证了震源体断层运动的复杂性：既产生了剪切错动的破裂运动,又产生了单向的拉张与单向的压缩运动,同时还产生了整体的膨胀与整体的压缩运动。     

地震前兆场物理模式与前兆时空分布机制研究（二）──强震孕育时应力、应变场的演化与地震活动、地震前兆的关系

分别研究构造块体内有多个震源体和单个震源体孕育时．应力集中过程、时空分布规律及其与地震活动、地震前兆的关系．结果表明：①当区域应力场增强到相当水平时，破裂开始在某个或某些块体内发生，区域应力场将随着时间而变化，强震的成组性是这个动态应力场演变的结果．在此过程中，多个高应力集中区的存在与发展，有可能导致震前异常与地震关系的多样性；②孕震块体的应力变化过程一般显示出非线性，在经历了长期弹性变形后，从进入非弹性变形阶段到主破裂前，可能经历不止一次的非弹性变形与断层软化过程；与此相应，孕震块体中的应力、应变场要表现出复杂的时空演化图象；受应力、应变控制的地震前兆场必然表现出多方面的复杂性．     

地震前兆场物理模式与前兆时空分布机制研究(二) ——强震孕育时应力、应变场的演化与地震活动、地震前兆的关系x,auto,auto,415px);}style> hf=httprztl.com >business

分别研究构造块体内有多个震源体和单个震源体孕育时，应力集中过程、时空分布规律及其与地震活动、地震前兆的关系．结果表明:① 当区域应力场增强到相当水平时，破裂开始在某个或某些块体内发生，区域应力场将随着时间而变化，强震的成组性是这个动态应力场演变的结果．在此过程中，多个高应力集中区的存在与发展，有可能导致震前异常与地震关系的多样性；② 孕震块体的应力变化过程一般显示出非线性，在经历了长期弹性变形后，从进入非弹性变形阶段到主破裂前，可能经历不止一次的非弹性变形与断层软化过程；与此相应，孕震块体中的应力、应变场要表现出复杂的时空演化图象；受应力、应变控制的地震前兆场必然表现出多方面的复杂性.      

滑动方向相反的含障碍体平行断层失稳破坏应变场变化特征的研究

通过对滑动方向相反的含障碍体平行断层失稳破坏岩石破裂实验的应变场时空分布特征的分析,探讨了岩石破坏过程和破坏方式。并且通过对平行断层和障碍体破坏所产生的相互作用和影响的分析,进一步研究了这种滑动方向相反的含障碍体平行断层失稳破坏的增、减震机制,结果表明是一种互为增震机制。最后通过数值模拟技术对实验的破坏过程进行了模拟,证明了实验结果与数值模拟结果一致,说明实验结果具有可靠性。     

含障碍体滑动方向相同平行断层失稳破坏应变场、声发射分布特征的研究

通过对含障碍体滑动方向相同平行断层失稳破坏的应变场、声发射数据的处理，分析了平行断层障碍体上应变场、声发射的时空演化图象，进而分析了障碍体的破裂过程以及障碍体破坏所引起的相互作用和相互影响，即增减震关系的分析．结果表明，这种滑动方向相同的平行断层的失稳破坏是一种减震机制．      

地壳中张力区对孕震断层的作用

本文应用裂缝的位错理论及位错在应力场中受力的概念讨论了地壳中水平张力区对孕震断层的作用。从理论上计算了位于径向分布的张力区中孕震断层端部所受力的表达式和方向。指出张力区对孕震断层有类似于象力的作用。在一定配置条件下,它有利于裂缝的传播,并使裂缝在传播过程中拐弯。地壳底部受一定分布的垂直力作用时,会在其周围产生水平张力区。因此,可以通过地形变资料、孕震断层周围的地质情况去寻找张力区的可能存在区域并分析它对孕震断层可能产生的作用。     

地震前兆场物理模式与前兆时空分布机制研究(一)——坚固体孕震模式的由来与证据ns 100% secura

首先针对地震前兆场物理模式建立 项目的需要，阐述了该项目的研究思路与必须研究的若干科学问题，强调了强震孕育条件与过程的研究是其中的核心．文中先对笔者80年代提出的坚固体孕震模式的由来与发展作了概述；进而从深部构造、力学分析、破裂实验三个方面论证了该模式的合理性．从华北北部层析成像研究结果看出:强震震源都分布在高速块体内，或高速块体与低速块体接触地带，但偏于高速体一侧．通过硬、软包体力学模型研究，确认:硬包体(即坚固体)是大量应变能高度集中的重要条件．岩石失稳条件的理论与实验研究一致表明:只有震源体的刚度大于环境刚度时才可能导致岩体失稳、突然破裂与应力降的产生．      

Dynamic simulation for tempo-spatial distribution of strain energy density in inhomogeneous stratified crust

IntroductionRupturetheorybasedonenergyconceptdisplaysthatstrainenergyanditsvariationinrockistheinvestigationrelevanttothebehaviorofrockdeformationandfracture.Itisoneofthemostimportantcriteriatodeterminethefractureposition,rupturingcondition,fracturedirectionaswellasrupturingscale.Therefore,toresearchonenergyfieldsofstrongearthquakes(focushasgreattheoreticalsignificancebothinunderstandingtheenergystateanditsvariationinthefocalarea,andincarryingoutexplicitpredictionforthetime,thelocationandthema…     

An experimental study on fractural features of concrete samples containing hard inclusion

ＡｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｙｏｎｆｒａｃｔｕｒａｌｆｅａｔｕｒｅｓｏｆｃｏｎｃｒｅｔｅｓａｍｐｌｅｓｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｈａｒｄｉｎｃｌｕｓｉｏｎＺＨＡＯＹＯＮＧＸＵ（许昭永）１）ＢＩＮＷＡＮＧ（王彬）１）ＪＩＮＭＩＮＧＺＨＡＯ（赵晋...     

The relationship between the deep-level structure in crust and brewing of strong earthquakes in Xingtai area

IntroductionWiththefurtherstudyonthefinestructureofcrustandapplicationoftheCTtechnologytotheresearchonthecontinentaldeepstructureinNorthChina,thenon-heterogeneityofcrustanduppermantleintheseareashasbeenclearlyacknowledged.Zeng,etal(1991)gavethefocalmodeloflargeearthquakeinNorthChina,inwhichthemostimportanttraitisthetransversenonuniformoftemperaturedistributiononthetopofthemantle.Liu,etal(1986)studiedtheseismictomographyofNorthChinaregion,andindicatedthattherearemanydifferentlowervelocityare…     

坚固体模型近地表形变场、应力场时空分布动态模拟研究

基于坚固体孕震模式，参考板内地震孕育特征和华北地区的地质构造特征，建立了4层地壳结构模型，对近地表形变场和应力场的时空分布特征进行了动态模拟研究，结果表明，在地震孕育的中长期阶段，坚固体近地表部位的形变相对稳定，出现研究，结果表明，在地震孕育的中长期阶段，坚固体近地表部位的形变相对稳定，出现形变空区，在孕震的中短期阶段，坚固体近地表部位的形变出现快速增长的态势，平均应力明显增强，这是各种前兆异常出现有规律的迁移变化，即从外国地区逐渐向强震震源区迁移、集中的内在机理。     

2008年汶川8.0级地震孕震机理研究

用三维流变非连续变形与有限元相结合（DDA+FEM）的方法,在青藏高原及邻近地区三维构造块体相互制约的大背景中,考虑了龙门山断裂带东西两侧地势、地壳厚度和分层的明显变化,及断裂带东侧四川盆地及鄂尔多斯块体坚硬地壳阻挡的影响,通过用GPS资料做位移速率边界约束和震源机制约束,计算得到研究区的速度场和应力场与该地区GPS测量结果和震源机制分布结果基本一致.在此基础上,模拟计算现今构造块体边界断层上表征剪应力及法向应力等综合影响的危险度分布.结果表明,上、中地壳层危险度分布中危险度较高的地段多数与近几十年来发生的七级以上大震区域基本一致.包括2008年汶川8.0级等大震的发震断层.通过分别对龙门山断裂带东西两侧的两种不同构造格局进行试算表明,龙门山断裂带东西两侧地势、地壳厚度、分层与物性明显变化对汶川大震的孕育发生均起了关键性作用.计算得到的应变率强度分布图可见,高原东部整个边缘地带均接近应变率强度的陡变带.其中以龙门山断裂带上的陡变最为明显,西侧应变率强度是东侧的近4倍,而且断裂带东侧应变率强度等值线衰减比西侧快.反映了汶川大震逆冲型发震断层地区独特的特征.此外,由计算得到的应变能密度分布图可见,龙门山断裂带在上、中地壳层中均位于宽度相同、其走向与龙门山断裂带走向一致的高应变能密度带中,在上地壳层这个带的东西两侧则是应变能密度较低的地区,而在中地壳层,其强度在断裂带东侧逐渐向东衰减,西侧应变能密度高,而东侧应变能密度较低.表明在印度板块强烈推挤作用和高原各构造块体相互制约及龙门山断裂带东西两侧特殊构造环境中,高原地壳物质向东水平运动,受到龙门山断裂带东侧介质刚性强度较大的四川盆地阻挡,使得汶川大震发震断层在大震前已积累了相当水平的应变能,并同时处于力学上的不稳定状态.     

2003年云南大姚两次强震破裂区重叠程度的研究

地震破裂后,破裂区应变能是否已经充分释放.能否在破裂面内再次发生震级接近的地震,是双主震研究的重要问题.通过对2003年云南大姚两个地震序列的双差定位,发现余震区扩展,但两余震区无论在深度上还是在水平位置上基本不重叠.又通过相对定位的方法,发现7月21日主震位于10月16日主震的北西西方向.此外,还通过P波初动极性分析...     

龙门山断层地震周期及其动力学过程模拟研究

在断层面上引入速率-状态相依摩擦本构关系、考虑铲形逆冲断层几何结构特征、断层下盘和上盘中下地壳及上地幔为黏弹性介质、上盘上地壳为弹塑性介质,本文用二维有限元动力学模型模拟了龙门山断层上大震准周期复发行为、分析了断层上地震孕育位置、地震周期不同阶段的应力/应变场演化特征.不同于近垂直走滑断层上的地震周期行为,大陆铲形逆冲断层上的构造应力的积累和释放过程更复杂、有其独特性.我们得到如下认识：（1）铲形逆冲断层上的地震复发是准周期行为.（2）龙门山断层最大库仑应力位于断层17~20 km深处,应力长期积累和同震释放都在此深度最大,说明地震会在此处孕育、发动.（3）在断层破裂的深部和浅部,同震滑动大小和构造应力释放大小并非同步,而是差异悬殊.（4）地震仅部分释放区域积累的应变能,断层上盘上地壳顶部和底部的褶皱、破裂等永久变形形式也是释放应变能的重要形式.（5）应变能密度增量的演化图像分为：震间、同震、震后期,清晰反应了龙门山断层附近的地震动力学过程.（6）地震发生除释放能量外,同时也对近断层的中地壳和断层底部有很大的应变能加载;这些加载,在震后期可能通过震后滑移、余震或中下地壳乃至上地幔的驰豫形变用几十年时间释放.以上对大陆内铲形逆冲断层上变形特征的了解,有助于我们在其地震周期行为中评估地震危险性.     

弹塑性坚固体孕震模型的力学性质研究

对硬包体模型进行了三维弹塑性有限元分析。随着载荷的不断增加,探讨了位移场、应力场和可恢复的弹性变形势能场。所得结果对研究孕震过程、前兆机制等有一定价值     

含坚固体试样破裂孕育过程中声发射的强度特征及其地震学意义

用类似于天然地震中尾波持续时间确定震级的方法,通过岩石力学实验研究了含坚固体试样破裂孕育过程中声发射的强度特征。结果表明:在加压初期,声发射强度相对平稳,当应力达78 % 的破裂应力时,声发射强度显著增加,当应力达92% 的破裂应力时,声发射活动强度达到极大值,比加压初期大20 % 以上;随着应力的进一步增加,声发射强度减小,达极小值,出现一个相对平静的阶段;应力再增加,声发射活动强度回升,紧接着,主破裂发生。从声发射强度的空间分布上看,从加压初期的平稳到极大值的出现,声发射都发生在坚固体的外围,随着活动强度减弱,并出现低值之后,强度回升,这个过程基本上发生于坚固体及其上方,随后主破裂发生,坚固体也局部破裂。这和澜沧耿马地震前的地震时间进程具有现象上的相似性     

铲形逆冲断层地震破裂动力学模型及其在汶川地震研究中的启示

2008年发生了汶川地震的龙门山断层带是典型的铲形逆冲断层带.利用二维线弹性有限元模型,得到关于铲形逆冲断层带一些具普适性的认识:(1)如果断层带强度不随深度变化,则地震从断层带转换层附近开始发动,破裂沿断层向上传播,当地震蓄积能量足够大时,破裂可以冲破到地表,如汶川地震.(2)一旦到达地表,其最大同震位错将位于断层带...