固体地球中的破裂（一）

在固体地球中，破裂是一种普遍存在的自然现象，例如风化、爆炸、普撞、断层作用、地震等等。许多关于破裂的经验性研究已论证了破裂具有形如Ｎ（ｒ）－ｒ＾－Ｄ的幂律关系，这提供了破裂是一个关于尺度分布的标度不变过程的证据。此处Ｎ（ｒ）是尺度大于ｒ的碎块的总数。因此，破裂能够从分形的观点加以描述。这一描述定量地得到了Ｇａｕｄｉｎ－Ｓｃｈｕｈｍａｎｎ关系和Ｃｈａｒｌｅｓ关系，并且足以包含尺度衰减的三种理论：Ｒｉ     

不同摩擦本构关系对断层自发破裂动力学过程的影响

地震是断层的摩擦失稳过程.摩擦本构关系对断层的破裂成核、破裂传播、破裂速度、能量释放、破裂终止等起着至关重要的控制作用.为了比较不同摩擦关系在断层自发破裂动力学过程中的影响,文中引入目前应用最为广泛的4种典型摩擦本构关系,它们分别是：滑移弱化摩擦关系,速率弱化摩擦关系,以及速率-状态相依摩擦关系中的老化定律和滑动定律.研究中利用有限单元方法对上述4种摩擦关系控制的断层自发破裂过程分别进行模拟计算,模拟结果显示：当模型参数相同时,不同摩擦关系模拟的破裂行为总体上具有一致性,都可以产生亚剪切破裂或超剪切破裂,并且破裂传播速度的大小与摩擦本构关系的类型无关.此外,它们之间还存在着较大的差异：（1）速率弱化摩擦关系可以模拟脉冲型破裂;而其他3个摩擦关系只能模拟裂纹性破裂.（2）不同摩擦关系模拟的超剪切破裂转换长度不同,速率-状态相关摩擦关系的老化定律相比其他摩擦关系需要更大的转换长度才能实现亚剪切破裂转变为超剪切破裂;而速率弱化的摩擦关系的超剪切转换长度可以为0,即不需要转换距离就直接产生超剪切破裂.（3）速率弱化摩擦关系模拟的破裂速度自成核后很快就达到稳定值;而其他类型摩擦关系模拟的破裂传播则要经历由缓慢破裂到逐渐加速直至达到稳定破裂的过程.值得特别指出的是,本文所使用的4种摩擦关系都不能完整地反映实际大地震破裂过程的摩擦属性,需要进一步深入研究.     

微破裂成核过程和应力（场）关系的实验研究

利用实时全息干涉计量摄影装置记录有机玻璃板微破裂过程中应力（场）的变化,他微破坏的丛集过程及其与诮力（场）的关系,宏观裂缝的分叉和延伸规律,在破裂与微破裂的关系。研究结果表明,大破裂发生前微破裂有丛集（成核）现象,微破裂的丛集与局部应力集中有关,大破裂（宏观裂缝）延伸方向是应力场高梯度变化方向,大破裂的发生位置与微破裂的丛集无明显关系。     

设定地震地表破裂阈值下的一种条件概率分析模型

大量的研究表明,地震地表破裂长度（或位移量）L（D）与地震强度之间具有良好的统计关系：LgL（D）=a＋bMs,a、b系数取决于所处地震地质区域及发震断层性质的差异;研究同时表明,地震破裂的错动面积（A′）实际上反映了地震作用沿断层面破裂时的能量转换,它可以描述为：A′=∫L0乙f（L）dL,f（L）的物理意义表示为破裂总位移量（水平位移与垂直位移的矢量和）D′沿破裂长度的分布,D′～N（μ,σ2）。在对发震断层的设定地震进行讨论的基础上,给出了地震地表破裂的分析预测模型,即从建、构筑物的抗震设防水平出发,对于给定的场地容许的破裂尺度L（D）c,不突破此一破裂尺度L（D）c的场地地震地表破裂概率可以表示为：P（L〈Lc）=∫LC0乙g（L）dL,破裂尺度L（D）相对于不同的地震震级服从对数正态分布LN（μ,σ2）。     

板内地震复发间隔对断层长度的标度关系研究及应用探索

虽然关于一些重要参数值仍然存在显著的不确定性，地学家们一致认为断层分布遵从幂律标度关系。本文我们把这些标度关系和地震分布的幂律标度关系结合起来获得了区域板内地震复发间隔对断层长度的标度关系式，再对其进行局部校准进而得到某一具体小地方的地震危险估计方法。小断层（未跨越孕震层与断４层）的标度资料表明地震复发间隔和断层长度的负幂成比例变化。由于最近认识到了大震标度中参数的不确定性，对于大断层（跨越孕震层的断层），其地震复发间隔是和断层长度的负幂还是和正幂成比例变化的问题是不确定的，这个问题对地震危险估计是至关重要的。     

黑龙江亚板块中强地震空间网格化特征分析

节理是当岩体受区域性的应力作用时,岩石中沿破裂面的两侧岩块没有位移或相对位移很小的断裂。俞鸿年、芦华复（1998）给出了共轭剪节理与主应力轴的关系模型。节理和断层是发生在岩石中的断裂,均形成岩石面破裂。大尺度的剪切带（断层）与地震的发生有密切关系,而中等尺度的剪切带（如岩石的节理面等）往往是决定岩石或岩体强度的主要因素（陈顒等,2001）。     

强震地表破裂宽度与震级的统计关系研究

研究了强震造成地表破裂的宽度范围,得出造成地表破裂的下限震级地６．６级,对应最大震级（Ｍ＝８．５）的可能破裂宽度是１００ｋｍ,它是一种带状破裂而不是一种线状破裂,统计得出震级－地表破裂宽度的经验关系式。     

鲜水河断裂带的几何分段与地震地面破裂

鲜水河断裂带是中国西部令人瞩目的板内强震活动带之一，其在最近几百年一系列相继发生的强震中已几乎全程破裂。大尺度几何学研究表明该断裂带大致由十余条几何段组成。几何分段标志包括断层羽列（宽度≥１公里）、断层迹线不连续（≥５公里）、断层终止和断层弯曲（１０°以上）等。本文从历史和现代强震地表破裂和中、强震余震序列的空间分布着手讨论了断层几何分段与地震破裂的关系。文中发现，几何障碍体对地震破裂的成生和终止作用依赖于障碍体的类型、规模和彼此的相对位置。此外，几何终止效应尚与破裂中心的位移有关。总体上看，断层几何段与地表破裂的关系是复杂的，强震破裂可能局限于单一的几何段，也可能造成２条或更多的几何段同时破裂；断层弯曲更多地与破裂成核有关，而断层羽列、迹线中断和断层终止则更多地起破裂终止作用。某些几何标志似乎具有时间上的稳定性，在地震破裂的成核或终止上显示出固定障碍体的作用，从而在一定程度上控制了断层破裂行为。本文的研究结果有助于天然潜在震源区及其最大震级的确定。     

地震作为临界现象：概率的地震危险性分析的含义

地震群体的发生近来被假定为一种自组织临界现象，时空分布具有分形特征，地震的能量或地震矩具有相应于古登堡－里克特频度－震级关系的幂律分布。实际上，严格的自组织临界行为在所有模型中并未见到，而且，它只限于那些带有弱退火（永久的）的非均匀性以及具有一种中等的构造驱动速度或应变能速度的情况。     

应力途径对岩石脆性-延性变化的影响

用两种加载方式对岩石的破裂进行了实验研究。一种方式是在一定的围压下增加轴压使岩石破裂（A型）;另一种方式是在一定围压下增加轴压直到破裂前某一应力状态,然后停止加轴压转而减小围压使岩石破裂（B型）。所用的岩石样品为济南辉长岩和山东掖县白大理岩。着重研究应力途径对岩石脆性-延性变化的影响。辉长岩在1.5千巴以下两种应力途径下的破裂都表现为脆性,但是对于同样的应力状态,B型实验比A型实验显得更脆。随着围压增加到200-250巴之间,大理岩由脆性转变为延性。围压250巴以上,大理岩的A型实验发生延性破裂。样品承受载荷的能力是逐渐丧失的。破裂过程中声发射率极低,听不到破裂声响。最后在样品中形成了剪切断面,但破裂很慢。然而,在大理岩的B型实验中,围压在250巴以上发生了脆性破裂,其表现为轴向应力突然下降,伴随着脆性破裂的声响并有声发射率剧增的前兆。看来,B型应力途径对岩石起了一个脆化的作用。     

智利高地震烈度区高压瓷瓶隔离开关的高等级抗震考核试验

为获取户外高压隔离开关的动态特性、研究瓷瓶破断力与地震载荷的关系以及验证隔离开关的抗震性能,开展了相关的考核试验。依据IEEE 693—2005标准的要求,试验前进行了应变计的校准试验、瓷瓶的弯曲破断试验和隔离开关的抗震性能试验。经过抗震试验,隔离开关完好无损且在抗震试验前后其共振频率变化不大,瓷瓶破断力大于地震载荷的2倍。结果表明隔离开关结构稳定,通过了抗震考核。     

北纬35°为地震多发带原因探析

本文将地震现象与材料的静力破坏特点、疲劳破坏特点相比较,确认产生地震的岩石断裂和错动属于疲劳破坏。根据作者70年代末研究受压容器、化工机械疲劳破坏规律的成果,将地球作为一个球形薄壁容器进行了认真计算,结果表明:地球无论在自转离心力的作用下,还是在太阳系内任一天体的万有引力作用下,35°N地带的疲劳破坏均最严重。从而揭示了35°N地带地震活动性高的原因。     

2021年日本福岛7.3级地震铁路系统震害与启示

2021年2月13日日本福岛县发生了M7.3级地震,造成了大量铁路基础设施破坏。介绍了铁路系统在此次地震中的震害和应急修复情况,总结了震害的典型特征及启示。通过与2011年东日本大地震进行比较,从土木结构和电气设施两方面对铁路系统震害特点进行了分析,从抗震韧性角度讨论了此次地震应急修复方法与策略,总结了日本铁路设施抗震的经验和对我国铁路设施抗震的启示。分析表明:支柱折断、支柱开裂倾斜、架空电线拉断和定位设施损坏为铁路电气设施常见震害;土木结构方面,随着地震强度的增大,可能伴有轨道变形、挡块开裂、梁端破坏、横系梁开裂甚至墩柱损伤的发生。从震害现象的比较中,可以看出东日本大地震以来的维修加固措施是有成效的。     

区域房屋震灾脆弱性模拟评估系统

以中国县级尺度房屋结构数据库为基础,基于B/S（Browser/Server）架构,利用地震烈度图、地震烈度与房屋受损关系研究成果,构建了区域房屋震灾脆弱性模拟评估系统,实现了对各区域在不同等级地震发生时的房屋受损、受灾人口等情况进行模拟评估,分行政区和地震烈度区对灾害损失进行各种统计与GIS可视化表达,以及根据损失情况对灾害影响区进行脆弱性等级划分等功能。基于B/S架构的系统便于系统的应用普及,将进一步促进研究成果向应用的转化。本系统的构建将为从全国尺度和区域尺度把握房屋震灾脆弱性,以及制定各地区的防灾、减灾规划和灾后应急对策提供有效支撑,并为实现灾害防治的信息化管理提供参考。     

1989年大同震群的体破裂特征

采用点源位错模型,由区域地震台网的P,S振幅资料,反演得到1989年10月大同震群135次小震的可信震源机制解.结果显示机制解的空间取向分布比较离散,但其优势及平均方向与震群中3次最大地震的断层面解一致,和华北构造应力场的应力作用方式相符.讨论了小地震对序列地震过程的贡献,表明大量小震的群体行为对震源体起着重要的作用.由震源的时空分布图像,展现出震源体动态扩展、“处处”破裂的特征.由此得出,大同震群并非沿着已有的断层面滑动所致,而可能是该区域新生的破裂;震源体内的多次破裂没有沿一个断层面扩展,而表现为一种体破裂的过程.     

新疆南天山东段地震平静相关问题探讨

分析了南天山东段地震平静相关问题。得到如下结论：①将平静现象分为震前平静、震后平静．场兆平静、无震平静可能更能客观地反映平静状态;②南天山东段4级地震平静6个月以上具有前兆意义;③5级地震发生前的打破平静现象分为两类,由4级地震打破平静的5级地震其发震位置与4级地震关系密切,由5级地震打破平静的地震一般发生在地震弱活动区或南天山东段5级地震成组活动时期,前兆现象较难捕捉;④南天山东段5级地震最长平静时间为57个月。     

1995年1月17日日本兵库县南部地震概况综述

１９９５年１月１７日,强烈的日本兵库县南部地震袭击了日本近畿地方的广大地区,这次灾难性的地震是半个世纪以来在日本发生的规模最大的一次内陆地震,它使日本遭受了一次出乎意料的严重破坏,打破了“日本安全”的神话,将对今后的地震预报和防灾对策研究产生重大的影响,因此,这次地震引起了日本和世界各国的极大关注。本文将对这次地震作一综合介绍。     

Tuned liquid dampers for controlling earthquake response of structures

Numerical simulations of a single‐degree‐of‐freedom (SDOF) structure, rigidly supporting a tuned liquid damper (TLD) and subjected to both real and artificially generated earthquake ground motions, show that a properly designed TLD can significantly reduce the structure's response to these motions. The TLD is a rigid, rectangular tank with shallow water in it. Its fundamental linear sloshing frequency is tuned to the structure's natural frequency. The TLD is more effective in reducing structural response as the ground excitation level increases. This is because it then dissipates more energy due to sloshing and wave breaking. A larger water‐depth to tank‐length ratio than previous studies suggested, which still falls within the constraint of shallow water theory, is shown to be more suitable for excitation levels expected in strong earthquake motions. A larger water‐mass to structure‐mass ratio is shown to be required for a TLD to remain equally effective as structural damping increases. Furthermore, the reduction in response is seen to be fairly insensitive to the bandwidth of the ground motion but is dependent on the structure's natural frequency relative to the significant ground frequencies. Finally, a practical approach is suggested for the design of a TLD to control earthquake response. Copyright © 2000 John Wiley & Sons, Ltd.     

构造型水库地震的断裂力学分析

常见的水库地震有三种：断层破裂型（构造型）、浅表应力局部调整型（微破裂型）和岩溶型，构造型水库地震震级较高。本从地应力、库水压力、断层渗透水压力的分布规律着手，应用弹性断裂力学原理分析了三种应力产生的应力强度因子及总的应力强度因子，并从复合型应力强度因子的断裂判据，分析了水库地震的发震规律。     

澜沧与大同地震序列破裂特征的差异

对1988年11月澜沧7.6级地震序列和1989年10月大同6.1级地震序列,从几个较大地震和大量中小地震的震源机制、震中分布、等烈度线、发震构造等几方面的资料,对比分析两序列内大小地震的群体破裂行为及其组合关系,发现两者之间存在明显的差别。因此推测澜沧地震序列主要是发生在3条先存断裂面上的继承性破裂,大同地震序列则具有新生性的体破裂特征