基于毛管浸润技术的岩石孔隙率无损测试

以岩石主要表征参数孔隙率变化作为岩石损伤分析的着力点,开发了一种无损的定量分析岩土损伤的毛管浸润技术。通过对孔隙土体的毛管浸润试验研究了浸润速率、浸润面积和浸润深度随孔隙率的变化规律,提出了毛细管束模型并对毛管浸润技术的机制进行了深入研究。相对于现有的有损且不可重复测量技术,毛管浸润技术操作简便,成本低廉,且对于特定的损伤岩体,可以通过试验建立滴定参数与力学参数的联系。基于毛管束模型中毛管浸润对孔隙体下部的作用,分别建立了毛管浸润的圆柱模型1、圆柱模型2和球状模型,由上部液柱下降高度 以及表面浸润面半径 推算下部孔隙体中液体浸润深度L。根据实际孔隙土体的浸润参数对上述模型进行验证计算,指出球状浸润模型能够更好地模拟实际毛管浸润过程中液体的浸润深度情况。基于毛细管束模型,由浸润参数即浸润深度与浸润速率的关系,分别建立了3种模型的孔隙率计算公式。针对球缺模型的孔隙率 进行验算,发现计算值与实测孔隙率的误差不超过10%,指出在求解一般精度要求下的孔隙率时,用该孔隙率公式计算的结果是合理有效的。     

非饱和土路基毛细作用的数值与解析方法研究

通过建立非饱和土毛细作用的孔隙分布的分形模型,推导获得了非饱和土毛细水的最大上升高度,同时基于Richards水分运动微分方程,引入边界及初始条件,基于Laplace变换,得到了毛细作用下非饱和土路基湿度变化的解析解;同时引入算例,将所提出的解析方法计算结果与未简化参数的数值计算结果进行了对比分析;最后考虑不同因素的影响进行了非饱和土路基毛细作用下的湿度变化分析。分析结果表明：解析求解获得的路基湿度变化趋势和未进行参数简化的数值法求解结果基本一致,证明解析解法是合理可信的;路基填筑的初始含水率越大,填土的初始吸力越小,毛细水上升的高度及湿度变化量也相应越小;透水性能较好的路基填土毛细水上升速度较快,但上升高度较小,毛细水可以在较短时间内上升到最大高度;路基的填土类型不同,路基在毛细作用下的湿度变化状态也不同,需要针对不同的填土路基进行相应的防排水措施。     

2012年4月11日苏门答腊8.6级地震前后川滇地区波速变化研究

利用2012年1~6月川滇地区(21°～34°N, 97°～108°E)99个测震数字地震台的连续波形资料, 采用背景噪声层析成像方法反演了2012年4月11日苏门答腊8.6级地震前后川滇地区的波速变化, 同时研究了该地震前后川滇地区地震活动的变化特征。 结果表明, 川滇地区波速结构呈现龙门山断裂带南段至元谋—绿汁江断裂带和安宁河断裂带波速降低而两侧波速升高的特点。 同时, 波速变化与地震活动性变化具有明显的相关性: 在宁蒗—木里和乐山—雅安一带波速增高显著, 地震活动速率也增加; 在龙门山断裂带南段至安宁河断裂带上则表现为明显的波速降低, 而安宁河断裂带也是地震活动速率降低区域。 这表明本研究得到的波速变化的结果有一定的可信度, 也为背景噪声方法应用到地震预测提供了一种可能的途径。     

2011年日本9.0级地震的同震位错以及震后应力松弛过程对中国大陆的影响

本文基于日本GEONET的GPS观测资料, 对日本2011年9.0级地震的同震和震后形变过程进行了研究。 结果表明, 日本9.0级地震使中国大陆出现了显著的同震位移, 几乎对整个中国大陆都有影响。 位移量在中国东北地区最大, 接近甚至超过该地区的年运动速率。 震后1年观测到的形变基本上可由沿着断层面的蠕滑进行模拟, 粘弹松弛的贡献不大。 根据所得到的震后蠕滑模型, 震后1年形变所释放的能量等同于发生一个8.7级地震, 其影响主要在东部地区, 最大位移约为年运动速率的30%。 预测在未来2年, 该地震的影响范围将逐渐减小。 地震造成的粘弹松弛在未来50~100年的尺度上, 对东北地区有拉张效应。 日本9.0级地震整体上起到了卸载中国大陆在板块间挤压过程中所累积应变能的作用, 因此该地震发生后的几个月, 中国大陆东部的地震活动水平较震前明显降低。     

四川地区震源参数和台站场地响应初步研究

利用成都遥测数字地震台网数字地震波形数据资料,采用Atkinson方法得到四川地区的品质因子Q值与频率,的关系为：Q（f）=203．1f0.834。采用Moya方法反演得到了地震的场地响应,采用Moya方法与Atldnson方法分别得到了相应地震的震源谱参数,两种方法的结果保持了很好的一致性。得到的震源参数结果表明：地震矩与震级的关系为：logM0=17．27＋1．18Mt,地震矩与拐角频率关系,即随着地震矩的增大,拐角频率减小,这些地震的应力降在10-400巴之间,应力降与地震矩之间没有明显的依赖关系。     

用经验格林函数方法研究台站的场地响应

本研究利用成都遥测数字地震台网数字地震波形数据资料,采用经验格林函数方法研究台站的场地响应,并与计算台站场地响应的常规方法-Moya方法得出的结果进行了比较。结果表明,两种方法得到的结果是比较相似的。本研究所采用的经验格林函数方法简单、有效,得到的台站场地响应结果真实可靠。     

多方法联合分析未来地震发生趋势

综合多种前兆方法分析地震活动规律,研究目标地区未来地震发生的趋势。首先采用图像信息法(PI)进行扫描,从长期尺度上找出研究区域内地震活动异常的地区,并结合相关的活动断裂分布及区域地震活动确定未来地震的发震危险区;然后采用加卸载响应比(LURR)、态矢量(SV)、矩张量加速释放(AMR)等中短期前兆方法分析这些区域的地震发生可能,并对地震发生的相关信息做进一步估算;在空间上实现向地震危险区域的逐渐逼近,时间上实现从长期预测到中短期预测的自然过渡。作为回顾性震例研究,我们对近3年来发生在中国西部的强震(ML6.5)进行了检验,结果表明,相对于单一算法而言,将不同前兆方法适当组合结合能够更为明确地为未来地震危险性评估提供信息和约束。     

青岛田横岛北岸柱状样沉积物组成与沉积环境分析

通过对青岛田横岛北岸THD柱状样的沉积层序、粒度参数和碎屑矿物系统分析,揭示了其形成与滨岸潮滩相沉积环境有关。该柱状样主要由细砂和粉砂质砂组成,可大致分为3层,上下2层主要为细砂和粉砂质砂,中间层是中、细砂。整个柱样表现出分选程度差、风化程度低、不稳定矿物含量高的特点,表明沉积物分选改造不明显,反映出物源为原地或近源沉积特征。     

基于卸荷和抗震分析理论的大岗山坝肩边坡锚固优化研究

基于卸荷岩体的理论和方法,对大岗山水电站坝肩边坡进行研究。以大型通用有限元程序ADINA为计算平台,对比分析坝肩边坡卸荷后,不同地震加速度及不同锚固长度和锚固吨位在卸荷条件下关键点的位移和应力以及塑性区的变化规律,认为边坡开挖变形由两部分组成,一部分为卸荷回弹,另一部分是由于大吨位锚索施加后产生的朝向坡内的压缩变形。研究表明,由于锚索穿过V岩体底部界线,在可能的滑坡剪出口形成强大的阻滑键,增加锚索长度或吨位均可有效地减小坝肩塑性区,地震加速度为0.1g和0.15g时,在各加固吨位下均可能形成塑性区的贯通;在不同的地震加速度下,受不同锚固长度和锚固力影响,不同关键点处水平向位移呈现线性变化和非线性变化,非线性关系中的拐点应重点关注;若要减少岩体塑性区,相同比例下增大锚固长度效果更好。为了有效减少在高地震烈度时边坡塑性区的发育,建议采用增加120%的锚固长度。     

考虑裂隙水压力的岩体压剪裂纹扩展规律研究

在库水位大幅度升、降变化时,容易导致岩体内增量裂隙压力的集中,使断裂面上有效应力降低,裂纹面尖端的应力强度因子增加。当达到临界强度因子时,可能使岩体内裂纹、裂隙贯通、扩展,形成连续的复式破坏面,从而使边坡稳定性降低,造成边坡的失稳。基于此,从断裂力学角度分析了裂隙水压力对裂纹强度因子的影响,对考虑裂隙水压力作用的Ⅰ、Ⅱ型复合裂纹扩展规律进行了研究,结果表明：Ⅰ、Ⅱ型复合裂纹的裂纹扩展角的变化,不仅与裂纹的闭合程度、斜裂纹倾角、双向应力大小有关,还与裂隙水压力的大小、裂纹面的摩擦系数有关;并且在相同情况下,未闭合裂纹的扩展角要大于闭合裂纹的扩展角;对于闭合裂纹,裂纹面摩擦系数越小,扩展角越大;最后,推导了基于摩尔-库仑准则考虑裂隙水压力的岩体断裂韧度KIc、KIIc和压剪状态下Ⅰ、Ⅱ型复合断裂判据。研究成果为分析水岩作用下裂隙岩体的失稳破坏提供了重要的参考。