厚壁圆管的壁上施以某种应力的弹性力学问题

目前钻孔形变采用圆孔的平面应力问题的解,这样就忽略了钻孔是有底的情况,加之探头在钻孔中的不同耦合情况和探头对孔壁施力口集中力等问题,这些都是当前钻孔应变测量必需而且要求迫切解决的。本文利用变型圆柱函数为工具得到钻孔壁上的满足某种边界条件的解析解,在上下两个平面边界上出现的正应力不等于零的问题,利用集中力作用于半无限体的结果进行应力的坐标变换和积分,使其抵消。最后,对上列且个钻孔应变问题得出弹性力学解析解。     

定水头注水引起的含水层水平运动和应变

基于含水层固体颗粒与孔隙水不可压缩的假设 ,本文导出了单井注水情况下泰斯承压含水层水平运动速度与水头之间的基本关系式。然后利用注水井壁处的应力、应变边界条件 ,进一步导出了单井定水头注水引起的泰斯承压含水层水平运动速度、位移和应变解析表达式。该水平位移与应变由两部分组成 :一部分为由注水压力本身引起的经典弹性力学解项 ,它仅随半径而变化 ,与注水时间无关 ;另一部分为由地下水头变化引起的水动力学位移和应变解项。其中 ,含水层水动力学水平位移随时间加长呈指数增长特征 ,水动力学径向应变则表现为近井处拉张、远井处挤压的分区特征 ,且近井拉张区随时间加长逐渐向外扩展。单井注水含水层水动力学水平位移、应变解的导出 ,完善和发展了单孔内压经典弹性平面力学问题解     

综合应用固体潮观测资料求解钻孔应变地震波

由于钻孔内外的介质模型的力学性能不能测定,不能用波动方程来解钻孔应变地震波.为此,利用钻孔应变固体潮观测资料的调和拟合结果,对钻孔应变仪进行标定,或用摆式地震仪测出的位移进行标定,求出钻孔应变的应力响应系数,用平衡方程的解近似地代替波动方程的解.文中还导出了计算地震震级的公式和计算钻孔周围岩石弹性系数的方法,不但解决了上述难题,还使计算大为简化.     

用固体潮观测资料将钻孔应变变化换算为地层的应力变化

利用钻孔应变观测值中潮汐频段部分和钻孔岩芯的弹性系数,将钻孔应变换算为地层应力的格值,用此格值可将钻孔应变的非潮汐变化换算成该地地层的非潮汐应力变化.从潮汐模型研究和潮汐观测结果来看,勒夫数受地球大结构的影响,空间变化不大,据此可用勒夫数的模型值去求定标定应力.由钻孔应变观测值求定钻孔应变的面应力系数和差应力系数,而不必知道耦合介质的力学性能.探头周围介质若非各向同性时,应力系数可用椭圆的解析式拟合.此外,还讨论了同井、同台、台网的校核问题,以及应力场模型的拟合和漂移的分离问题.     

地震前兆特征与岩样剪切应变率异常数值模拟

利用拉格朗日元法(FLAC)模拟了岩样的宏观力学行为、剪切应变率异常及演化。在峰值强度岩石的本构模型分别取线弹性模型及应变软化模型的条件下,得到如下结论：1)在弹性阶段之后,应力-时步曲线具有一定的周期性。与地震复发的周期性类似。在加载过程中,形变场由均匀逐渐向不均匀转变．最终形成交叉的剪切带网络。被该网络所包围的试样中部可视为背景空区．在空区之外,地震群比较活跃。在应变硬化阶段。可以从未来震源观测到前兆一剪切应变率异常条带。2)在中期阶段之后,空区内地震活动的开始增强明显要比空区外地震活动增强晚。地震的迁移是由外向内。3)短期阶段则相反：在硬化阶段．剪切带内外的剪切应变率的差别不很显著。试样处于相对平静状态。在软化阶段,若采用剪切应变率最大的位置作为震源．可确定震源在试样的中部。源兆和场兆都集中在老断层上。     

用引潮力进行钻孔的应变-应力的原地标定

本文利用勒夫数将日、月作用于地球的引潮力位计算到潮汐形变引起的水平应力,以此作为原地标定的已知应力,用应变固体潮观测资料进行调和分析计算出面积应变的耦合系数及差应变的耦合系数,利用这些系数和仪器钢简的弹性常数计算出围岩的等效弹性常数。最后导出了求解围岩等效弹性常数的实用公式,并计算了两种钻孔应变仪所在的两个台站钻孔的围岩的等效弹性常数,其结果与实际情况基本相符。     

邯郸地区主要断裂库仑破裂应力模拟与地震危险性分析

首先基于粘弹性有限元模型,结合邯郸地区活动断裂探测、历史强震数据及区内岩石圈介质分布,建立三维粘弹性有限元断层模型;然后代入运动学特征边界条件,模拟目标区活动断裂上发生地震引起的应力应变场变化;最后计算1830年磁县地震引起的周围断裂面和滑动方向上产生的库仑破裂应力变化,分析未来目标区强震危险性。根据实际地质情况和现今运动学条件模拟出的模型结果显示,磁县断裂上1830年磁县地震震中附近库仑应力减小,表明磁县断裂活动减小了1830年磁县地震震中附近的地震危险性;但在磁县断裂中、西段两端与2条北东向断裂（紫山西断裂和太行山山前断裂）交接处附近库仑应力有所加强,未来该地区的地震危险性值得关注。     

端承桩在常轴力作用下的地震反应分析

对分层弹性地基中端承桩基础按ｗｉｎｋｌｅｒ（温克尔）地基土模型并通过特性分析建立了合理的力学模型。经过动力分析，给出了端承桩横向自振特性及在常轴力与横向地震载荷作用下强迫反应解析解，为具有常轴力与横向地震载荷作用下的无限层弹性地基中端承桩的动力反应分析提供了一种新的解析方法。     

分量式钻孔应变观测线性频响范围的影响因素研究

针对分量式钻孔应变观测技术的动态响应问题,引入钻孔对平面弹性波的水平散射模型,研究分量式钻孔应变观测对入射P波的线性频响,继而研究岩石泊松比对线性频响范围的影响。结果表明,随着岩石泊松比的增加,钻孔线性频响带宽会变窄,但仍然大于目前仪器的采样频率,所以利用高频钻孔应变仪研究地震波是可行的。     

长江葛州坝库区及邻近三维有限元计算与解释

本文介绍了研究地区所选用的三维应力场有限元法计算的力学模型、单元和块体的划分及其介质参数的确定;从三维位移和应力数值解中获得,位移和应力最大值不是处于库区中心部位,而是在它的附近;库区及其边缘上层区域呈现压应力为主,外围与底层拉应力占优势,其间,深在3—5公里间有一层水平位移和应力为零的转换带。认为这一层面与诱发水库地震有关。     

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青藏高原东南缘壳幔力学耦合及其动力学意义

现代大陆动力学及构造学研究认为，壳内软弱带控制着地壳与地幔间相互作用的强弱，制约岩石圈层间的耦合关系，同时也影响地块的相互作用方式。这种耦合作用可以通过比较不同深度的形变和应力的相关特征来分析。青藏高原东南缘20～35 km的深度广泛存在低速带，有可能在现今地震及构造活动区内由壳内部分熔融承担了潜在的解耦功能。基于1999～2015年GPS坐标时间序列数据得到速度场，结合前人给出的SKS剪切波分裂数据，分析该区水平方向形变耦合特征；同时搜集莫霍面和岩石圈底面形变数据，给出垂向上的形变耦合特征。利用EGM2008重力模型的11～36阶球谐系数计算青藏高原东南缘岩石圈底面地幔对流应力场；搜集并整理2000年至今的1 131个震源机制解数据，采用区域应力张量阻尼反演法得到该区多震层应力场；进一步分析两种应力场的相关性。在ABAQUS软件中建立青藏高原东南缘岩石圈三维粘弹性有限元模型，同时加入上地壳的边界位移约束条件和底面地幔对流拖曳力加载条件，分别对水平方向和垂直方向的应力应变作分析，并给出强震剖面结果，探讨壳幔耦合强震孕育机制，据此分析青藏高原东南缘各个断层的地震危险性。研究认为，应力的不均匀发展是应变能积累的关键，同时垂向上圈层间的耦合关系极大地影响块体间的作用方式；壳内软弱带广泛发育的块体应力出现分层现象，边缘区域横向纵向应力变化明显，与之接触的上伏地壳地震危险性较高。     

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地壳孕震过程的重力变化研究

根据多孔介质中的力学理论,推导了在地壳中存在微孔洞时介质的应力应变本构关系的表示公式,讨论了描述地壳中空洞形成过程的孕震模型参数,讨论了孕震模型参数的变化与地壳介质状态的变化和地面重力变化的关系,并根据乘法分解理论推导了孕震过程计算重力变化的弹塑性递推计算方法,并采用GTN模型进行了数值模拟.在此基础上,将数值模拟结果与发生在1996年云南丽江Ms=7.0地震前后的重力变化进行了对比分析,讨论了微孔洞的形成过程与地面重力变化的关系,较合理地解释了丽江Ms7.0地震前后的重力变化过程.     

利用EGM2008地球重力场模型研究川西地区水平构造应力场

利用EGM2008地球重力场模型数据计算川西地区的水平构造应力场。结果显示，采用重力场数据可以快速获得水平构造应力场图像；龙门山断裂带及鲜水河-安宁河断裂带水平构造应力聚集程度较高，构造应力值较大，反映出这些地区地质构造运动活跃；水平构造应力方向从巴颜喀拉块体到华南地块再到川滇块体呈现顺时针方向旋转；构造应力场随着深度的增加呈逐渐减小的趋势，地震活动频率也相应降低；构造应力场等值线密集区构造运动活跃、地震活动频发，表明地震活动与构造应力聚集分布存在一定的对应关系。     

三峡重庆地区形变场及构造应力场研究

首次利用三峡重庆地区GPS、钻孔应变及数字地震资料，综合研究该地区水平形变场及构造应力场。结果表明，各站点相对丰都龙河站运动速率在0～3 mm/a，呈现一定的右旋特征；整个区域表现为压性特征，区域主压应变方向为NW向及NE向；最大剪应变等值线在渝西南、渝东北及与渝东南分别出现高梯度带，与主要地震活动区域相对应。     

滇西地震预报实验场场区水平形变分析

利用场区各种类型水平形变网数据，求得红河断裂中、北段的区域应力场基本特征是：（１）北区为张性左旋型，（２）中区为压性右旋型，（３）南区为张性右旋型。场区区域应力场基本以张性为主，中区的压性右旋型恰好反映转换区应力场的局部特征。北区主应变积累和速率比南区大，最大处在剑川，而高敏感区在后山定两岭。基于水平形变和应变分析，获得了场区现今主要活动构造参数。利用地震前兆形变信息和震后效应进行了地震震例分析。并对３～５年内的潜在震源区进行了预估。     

青藏活动地块区运动与变形特征的数值模拟

利用二维有限元模型，以GPS测量的构造运动为约束条件，探讨了青藏活动地块在弹性应变积累过程中的运动与变形状态。模拟结果表明，青藏活动地块区在整体运动过程中，内部变形以大范围的分布为特征，其内部的应变分布和弹性应变能积累速率表明了Ⅱ级活动地块与活动边界带的显著变形差别：活动地块内部的应变和弹性应变能积累速率相对较小且分布较均匀；活动边界带上变形相对集中，应变和弹性应变能积累速率相对较高，并呈非均匀分布。这反映了青藏地块区内所含的各Ⅱ级活动地块的运动变形的整体性特征及彼此间的差异性特征，也揭示了活动地块构造通过边界带变形等方式对大陆强震的控制作用。     

Coastal upwelling and coastal jets in continuously stratified seas

Nonlinear numerical models of continuously stratified seas are developed for vertical sections to study the mechanism of coastal upwelling and coastal jets in two kinds of seas: the so-called finite or closed sea bounded by two vertical coastal coasts, without elevation of sea surface, but with a flat bottom; and the semi-infinite sea bounded by only one vertical coast, with both an elevation of sea surface and a flat or inclined bottom. Constant wind stress in the first case, and constant wind stress or negative wind stress curl in the second case, are abruptly imposed. The key procedure for the mathematical analysis is to calculate the horizontal pressure gradient first by a special treatment. In the first case, the variation of horizontal components of velocity is changed with time to show three successive time intervals. The results show that the width of baroclinic jets depends upon (σS)^1/2, and that distribution of isopycnic lines delineates the warm and cold regions. The relative importance of each term in the equilibrium among forces is thus determined. Distribution of stream function in vertical section reveals the upper and bottom Ekman layers. Two coastal jets are found with different alongshore velocities. The distribution of density anomalies displays the horizontal diffusion adjustment. An unstable case appears at different surface boundary conditions. In the second case, the vertical velocity will be stronger in the sea with less stratification, with an inclined bottom, and with a negative wind stress curl. The horizonatal offshore velocity increases in strength in a sea with inclined bottom and with negative wind stress curl. The vertical circulation pattern reveals the upwelling only. The distribution of density shows the isopycnic lines lifted upward near the shores. Obviously, the range of elevation of sea surface near the shore is larger than that far offshore. The jet width is less than the Rossby radius of deformation. A stronger jet will occur in more shallow water with negative wind stress curl. The coastal jet does not develop when the coefficient of horizontal turbulence increases to a certain limiting value.