逆冲断层应力场的数值模拟

采用二维显式有限差分法与三维隐式有限单元法,分别计算了模型剖面上断层逆冲运动和三维断层逆冲运动伴随的断层邻域应力场。结果表明：（１）逆冲断层上盘下端部发育张应力场,下盘下端部发育压应力场;（２）对复杂的三维构造,在一定限定条件下,可以转化成二维问题进行计算;（３）显式差分法与隐式有限单元,都能较好地用接触模型模拟活动断层的应力场特征     

储层构造裂缝预测方法及其应用

根据构造裂缝的力学成因,对储层构造裂缝系发育强度及方向进行了估计,通过实例对该方法进行了检验。结果表明：（１）用有效张应力描述张裂缝和张剪裂缝发育程度是一个切实有效的方法;（２）在储层的同一层位上,影响张裂缝和张剪裂缝的主要因素是古构造面的曲率和扭率及断层运动性质（逆冲、正断或平推）,自古隆起顶部向坡底,裂缝由张性向张剪性和剪切性裂缝发展;（３）自储层顶界面（古隆起构造面）往下,随深度增加,张裂缝和张剪裂缝发育程度降低;（４）裂缝预测的不同模型和方法,反映不同方面的特征和优势,根据储层占有资料和目的要求选择合适的裂缝预测模型和方法比较有效     

中国构造应力场与大震复发周期关系的数值模拟

由古地震资料推算得到的中国境内各活动断裂带上大震复发周期值存在很大差异,对于这种差异可从构造应力产生的弹性应变能分布去探讨其原因。经过对中国及邻区边界条件和受力方式进行较详细的分析后,先以最大主压应力方向为判据,用有限元数值模拟方法反演中国及邻区的板块边界力和区内的构造应力场,然后分析计算应变能随离板块边界的距离增大所呈现的衰减规律,由此换算出要达到相同应变能（一次地震）各地所需的积累时间,并将其与用古地震方法得到的一些已知断层带大震复发周期进行对比。结果表明用应力衰减图象能解释不同地区大震复发周期的显著差异     

秭归龙会观5.1级震区及其邻区新生代以来的地壳应力场特征

为了研究三峡坝库区的地壳稳定性,根据奥陶－侏罗纪地层中构造变形的实际观测资料,计算了秭归龙会观５．１级震区及其邻区新生代以来区域应力场的主应力方向。结果表明：主压应力为北东东向,主张应力为北北西向;现代构造应力场与新生代以来应力场基本一致;晚第三纪以来,该区构造应力场相对稳定和统一。     

乌鲁木齐地区活动断层滑动与现代构造应力场

通过对乌鲁木齐地区大量活动断层擦痕的测量，利用由断层滑动资料反演构造应力张量的计算方法，获得研究区5个测点的构造应力张量数据，并通过与由震源机制解资料求得的该地区平均应力场结果的对比，获得了研究区现代构造应力场特征：区域现代构造应力场以水平挤压为主，最大主压应力方向（σ1）为近南北向，应力结构以逆断型为主。     

从显微构造应力场有限元分析探讨一种压溶作用的形成机制

产生于地壳运动的一切不同尺度的构造形迹,都制约于统一的构造应力场。在对变形岩石研究时,人们常用小构造法,如共轭节理,灰岩中压溶缝合线等,以小推大,来推测、探讨古构造应力场,恢复其变形机制。本着同样的原则,笔者通过对微观构造应力场数学模拟实验,试图以微见大,反演和模拟构造形     

南海及邻域现代构造应力场的数值模拟

将南海及邻域的现代构造应力问题视为弹性板的平面应力问题,用有限元法对现代构造应力场进行计算。以海沟俯冲带为主要边界,全区离散成1130个单元和612个节点。根据各单元的地壳厚度、P波速度、密度以及泊松比将区内地壳分成5种类型。考虑了4种外力作用方式,这些外力分别反映了印澳板块和菲律宾海板块对研究区的作用力大小和方向。将计算得出的最大主压应力方向与震源机制解的P轴方向进行比较,选择一种和后者符合最好的边界条件和计算结果作为可取模式,并分析了南海及邻域现代构造应力场的分布格局。     

京西北盆岭构造区现代构造应力场的非均匀特征

京西北盆岭构造区包括延矾、怀涿、蔚广、阳原、灵丘、怀安及张家口多个活动断陷盆地.通过对该区大量活动断层擦痕的测量,利用由断层滑动资料反演构造应力张量的计算方法,获得研究区24个测点的构造应力张量数据;同时利用格点尝试法对研究区两个不同应力分区的中小地震震源机制解进行了分析.依据断层滑动与震源机制解两类资料的分析计算结果,初步给出了研究区现代构造应力场的非均匀特征：延矾盆地区域（B区）断层滑动反演的构造应力张量与震源机制解类型均表现为走滑型,表明该区受控于NEE-SWW向挤压、NNW-SSE向拉张的区域构造应力作用.怀涿、蔚广等盆地所在的山西断陷带北部尾端区域（A区）断层滑动反演的构造应力张量与震源机制解类型以正断型为主,表明怀涿、蔚广等盆地所在的山西断陷带北部尾端区域（A区）受近NNW-SSE向拉张的局部构造作用相对于延矾盆地更为显著.现代构造应力场的非均匀分布反映了京西北盆岭构造的差异特征.     

用遗传有限单元反演法研究东亚部分地区现今构造应力场的力源和影响因素

利用遗传有限单元反演法对东亚部分地区构造应力场进行二维平面应力模型拟合反演运算,得到了影响该地区现今构造应力场分布的边界作用力相对值和方向．其中,陆陆碰撞边界的挤压作用力最强;洋壳俯冲边界的挤压边界力较弱;活动边缘海盆地存在拉张边界力作用．     

汶川M_W7.9和集集M_W7.6地震前应力场转换现象及其可能的前兆意义

2008年四川汶川MW7.9地震和1999年台湾集集MW7.6地震均为挤压推覆构造环境条件下发生的板内逆断层型地震。本文对比分析了两次地震前的CMT解、震区附近的中小地震震源机制解及其反演的应力场可知,集集地震主震震源机制解与用台湾内陆中西部的CMT解反演得到逆断层类型构造应力场吻合,而震区附近中小地震具有随机发生的性质,反演得到了震前与构造应力场不一致的走向滑动类型的局部应力场,但当局部应力场变化到与构造应力场一致时,数月后发生主震;同样,用青藏高原东部的CMT解震源机制反演得到走向滑动类型的构造应力场,逆冲类型的汶川主震与构造应力场的压应力轴吻合,震区附近中小地震反演得到了与构造应力场一致的区域应力场,但震前局部应力场变化为逆冲类型应力场一致时,随即发生主震。说明逆断层型主震区附近随着震源区应力积累,在震前会出现相似的应力场转换现象,当最终转换到与发生主震的应力状态一致时,表明震源区附近应力已达到相当高的应力水平,是发生大地震的征兆,应引起进一步的关注。     

辽宁及邻区地壳构造应力场及其与地震活动关系的三维有限元数值模拟研究

依据最新的辽宁及其邻近地区地壳上地幔三维地震波速结构，并考虑地质构造、断裂以及地壳深部的构造环境等因素，建立研究区的三维地质模型；结合震源机制解与原地应力测量资料，分析区域现代地应力场特征，确定了研究区的边界约束和动力边界条件．在以上基础上，采用线弹性介质模型进行研究区三维构造应力场的有限元数值模拟，探讨研究区地壳应力场的基本特征．对比分析表明，本区地壳内应力场的三维有限元数值模拟结果与已发生的地震有着较好的对应关系，并指出了值得注意的有潜在发震可能的地震危险区．      

TWO DIMENSIONAL FINITE ELEMENT-BOUNDARY ELEMENT COUPLING MODEL OF MAGNETOTELLURIC SOUNDING

This paper describes how to apply the boundary element method to solve 2-D magneto-telluric sounding problem and then couple the BEM with finite element method to deal with inhomogeneous geological structure and its relation to regional stress regime. The BEM is able to calculate precisely the derivative of field variables. Such a new approach can more flexibly than others set up the upper boundary condition of the air region. Two practical examples are given. One is the study of topographical effect on the MT fields using boundary element method. There is an inverse relationship between the change of apparent resistivity and the topographical variation. The other is a coupled model of a basin in Nei Monngol Autonomous Region. A lower resistivity zone must exist in the crust and should be thicker below the central portion of the basin. This seems to agree with the regional stress regime changed from extension in Mesozoic to compression in Cenozoic     

电导率各向异性的海洋电磁三维有限单元法正演

本文提出了一种基于非结构化网格的海洋电磁有限单元正演算法.为了回避场源奇异性,文中选用二次场算法,将背景电阻率设置为水平层状且各向异性,场源在水平层状各向异性介质中所激发的一次场通过汉克尔积分得到.基于Coulomb规范得到二次矢量位和标量位所满足的Maxwell方程组,通过Galerkin加权余量法形成大型稀疏有限元方程,采用不完全LU分解(ILU)预条件因子的quasi-minimum residual(QMR)迭代解法对有限元方程进行求解得到二次矢量位和标量位;进而,利用滑动平均方法得到二次矢量位和标量位在空间的导数,由此得到二次电磁场;通过一维模型对算法的可靠性进行验证,与此同时,针对实际复杂海洋电磁模型,比较有限元模拟结果与积分方程模拟结果,进一步验证算法精度.若干计算结果均表明,文中算法具有良好的通用性,适用于井中电磁、航空电磁,环境地球物理等非均匀且各向异性介质中的电磁感应基础研究.     

A 3D finite element modeling on the relationship between crustal stress and earthquake activity in Liaoning and its vicinity

IntroductionTectonic earthquakes are the consequence of localized stress concentration. A basic way of learning the process of earthquake preparation and occurrence is to study the distribution and evolution of the tectonic stress.Since the 1980s a series of achievements in Earth stress research have been announced in the world (e.g., Zoback, 1992). In last two decades many researches on crustal tectonic stress have been carried on in China, including earthquake focal mechanism analyses, in-…     

基于准三维有限元方法建立的地震活动模型

基于有限元方法,参照细胞自动机模型,建立了一个地震活动演化的动力学模型.在这个模型中,根据边界条件和单元介质参数的分布,利用有限元方法确定各单元的应力增长速率.每个单元设定初始应力和摩擦因数,利用破裂准则可得到单元破裂所需时间.当单元破裂后,将破裂单元作为内部边界,利用有限元方法计算由于这个单元破裂对系统其他单元造成的应力调整.根据上述规则,建立一个由30×40个节点组成,在定常位移速率边界条件作用下的地震活动模型,探讨了区域应力场的动态演化、地震活动图像和各种参数变化对地震活动的影响.结果表明该模型在研究地震活动方面有一定优势并具有实用价值.     

吐鲁番-哈密盆地中新生代构造变形的数值模拟分析

根据地质、地震剖面、重力等资料及野外实地考察结果，分析了新疆吐哈盆地内各块体的力学性质和运动方式，在此基础上提出了吐哈盆地的发育模式。根据地质模型，并充分考虑了地质时间因素，建立了包括大区域平面模型、南北向剖面模型和台北凹陷三维模型等计算模型，用有限元数值计算方法模拟了古构造应力场和构造变形场。结果表明：吐哈盆地自侏罗纪以来一直受到近南北向的挤压，但盆地各段边界上的作用方向略有变化。模拟结果还显示出盆地的不对称形态以及主应力方向随深度的变化     

基坑桩地震冲击下的受力分析模型仿真

当前利用改进动力Winkler模型分析基坑桩地震冲击下的受力情况,不能预防应力波的反射作用,导致其分析结果具有不全面、准确性低的缺点。本论述提出有限元数值模拟的基坑桩地震冲击下的受力分析模型,通过基坑桩小应变模型描述不同应力状态下基坑桩模量的变化,采用有限元数值模拟方法结合基坑桩小应变模型对基坑桩有限元模型进行塑造。在约束基坑桩有限元模型边界条件时,模型选择黏性阻尼器的吸收边界,使模型边界上的应力波不会遭到折射,避免运算结果出现误差。利用Newmark方法对基坑桩有限元模型进行动力时程分析,实现基坑桩在不同应力状态下的受力分析。实验结果证明:所提模型能够有效、准确的对地震冲击下的基坑应力分布、基坑桩身弯曲度、变形位移以及桩体水平位移差值对比等进行全面的分析。     

海洋可控源电磁三维非结构矢量有限元数值模拟

本文实现了海洋可控源电磁三维矢量有限元数值模拟.由于采用非结构四面体单元进行三维网格剖分,该方法可以模拟复杂电性异常体和海底地形.一维模型的数值模拟结果表明,电场实、虚部均与解析解吻合得相当好,计算误差基本小于1%.二维模型的计算结果与已有的二维自适应非结构有限元模拟结果吻合很好.带地形模型的数值模拟结果显示,海底地形对电场影响很大,有可能掩盖海底油气藏产生的异常.     

北祁连-河西走廊地区垂直形变与构造应力场关系的初步研究——三维有限元拟合结果分析

根据已知的地震地质资料对北祁连 -河西走廊及相邻区进行了三维有限单元剖分 ,在线弹性条件下 ,拟合了其 2 0a来垂直运动的总体趋势。计算表明 ,北祁连 -河西走廊地区垂直形变的拟合结果 ,与背景应力场的约束形式和变化特征密切相关 ,其中采用构造应力场增强作为加载条件以及稳定地块作为位移约束条件得出的拟合结果与该区域 2 0a来垂直运动的整体分布特点相一致。在此基础上 ,进一步得到其背景应力场增强的量值估算 ,其中SN方向的压力变化为 +0 .11MPa(压为正 ) ,EW方向的压力变化为 +0 .0 4MPa(压为正 ) ,EW方向的压力变化量是SN方向的 3倍左右。此外 ,根据计算得到的 10～ 15km深处剪应力增量Δγxy的分布情况 ,对比中强地震震源分布可以看出 ,剪应力增量与震源在空间分布上有一定的关联性。震源往往分布在剪应力增量变化较剧烈处 ,从而证实了拟合得出的构造应力场具有一定的合理性