强震的孕育规律与孕震模式

针对强震能否预测以及如何预测的科学难题,建立孕震断层多锁固段脆性破裂理论,发现强震孕育过程的指数规律：sf（k）=1.48ksc,其中sf（k）和sc分别为第k个锁固体断裂点与第一个锁固段膨胀起点对应的累加Be-nioff应变,可以利用锁固段在其变形膨胀点处开始发生的震群事件（加速性地震活动前兆）预测未来大震,并给出了强震四要素相关预测方法。通过对诸多历史强震（如邢台地震、海城地震、汶川地震、玉树地震等）的回溯性检验分析表明：强震可以预测,且其孕震过程都遵循着上述简单的共性力学规律。在此基础上,归纳出4种典型强震的孕震模式,即大震震级呈＂大—小—大＂型,大震震级呈连续上升型,锁固段快速连续破裂型与标准型。此外,根据相关强震预测理论方法,对有关抗震救灾未来研究的方向提出如下建议：建议加强活动断裂位置精确定位、性质判定的地震地质研究,并开展孕震区锁固段（闭锁区域）判识的地质与地球物理研究等。     

云南盈江Ms5.8级地震和缅甸Ms7.2级地震预测总结及震后趋势分析

针对强震能否预测以及如何预测的科学难题,建立了孕震断层多锁固段脆性破裂理论与相关预测方法.结合作者前期研究成果--中缅边境地震区未来强震四要素预测结果,并与2011年3月云南盈江Ms5.8级地震、缅甸Ms7.2级地震比较,认为这两次地震都能被作者提出的理论方法提前预测,表明该理论方法能可靠地应用于中等强度预震和主震的预...     

岩石加速破裂行为的物理自相似律

掌握岩石变形破坏过程中体积膨胀点至峰值强度点之间加速破裂行为的演化规律,是实现地质灾害物理预测的关键.本文考虑裂纹张开和闭合两种情况,基于断裂力学建立了三轴应力作用下裂纹扩展临界尺度与等效应力的关系.对微元体破坏概率,分别采用以等效应力表达的Weibull分布函数和裂纹尺度分形函数,通过对比导出了形状参数m与裂纹分布分维D_f关系的表达式.一个有趣的发现是,岩石峰值强度点与体积膨胀点应变比仅与m或D_f有关.对岩石蠕变或准蠕变破坏,合理的m值范围为[1.0,4.0],在此范围内应变比近似为常数1.48,该常数是描述不同尺度岩石加速破裂规律的物理自相似常数.实例分析表明,基于岩石加速破裂规律构建的多锁固段脆性破裂理论,其适用性广,尤其在崩滑和大地震预测领域,具有良好应用前景.此外,本文给出了b值与m值定量关系,以解释b值的物理意义,并探讨将其用于地震预测的可行性.     

锁固型斜坡失稳机理及其物理预测模型

稳定性受潜在滑面上锁固段所控制的一类斜坡,称之为锁固型斜坡,其失稳机理较为直观明确,我们认为突破斜坡失稳预测这一世界性科学难题应从该类斜坡入手。本文总结了当前有关锁固型斜坡的分类研究,认为可将其分成两大体系;指出锁固型斜坡演化3阶段与锁固段变形破坏过程之间存在内在联系,其演化过程之所以出现加速蠕滑阶段,是因为锁固段损伤累积至体积膨胀点后所致;发现锁固段峰值强度点和残余强度点可视为锁固型斜坡演化进程中的两个特征灾变点,其分别对应着突发型和渐变型滑坡的发生;基于锁固段损伤本构模型和重正化群理论,导出了体积膨胀点、峰值强度点与残余强度点三者之间的量化力学联系,构建了锁固型斜坡失稳的物理预测模型;据此模型对盐池河山崩、新滩滑坡和Libby坝左坝肩楔形岩质滑坡的回溯性预测效果良好,并可合理解释其失稳机理;阐述了该模型的使用原则和配套技术方法,以便于实际应用。     

煤柱-顶板系统协同作用的脆性失稳与非线性演化机制

把坚硬顶板视为弹性梁,把煤柱视为应变软化介质并采用W e ibu ll分布描述它的损伤本构模型,本文对坚硬顶板和煤柱组成的力学系统,用突变理论方法研究了它的演化失稳过程。通过对建立的尖点突变模型的分析发现,系统失稳主要取决于系统的刚度比k与材料的均匀性或脆性指标m值,并给出了失稳的充要条件力学判据和失稳突跳量的表达式。考虑煤柱介质的粘性或蠕变性,建立了系统演化的非线性动力学模型物理预报模型,并给出了根据顶板沉降观测数据反演非线性动力学模型的方法和稳定性判别准则。对木城涧矿根据观测序列进行了动力学模型的反演分析,一个重要发现是:D值在临近失稳时陡增出现峰值而后急剧下降。根据材料损伤与声发射累计计数的对应关系,建立了系统演化过程中声发射率的动力学模型,并进行了声发射模拟分析和分维分析,发现m值与系统的演化路径对系统演化的声发射活动规律及分维特征有重要影响,单纯根据声发射监测和降维现象预报冲击地压是不可靠的。     

土钉支护现场测试及三维数值模拟分析

在进行土钉轴力和边坡位移测试的基础上 ,进行了土钉支护的三维数值模拟研究 ,对边坡位移、土钉轴力、塑性区分布等分别作了较为深入的探讨 ,认识到土钉与土体相互作用形成了一个完整的支护体系 ;基坑失稳破坏并非传统意义上的土体和土钉的破坏 ,而是土钉支护体系的整体性破坏 ;土钉支护体系的形成正是通过土钉的分担作用、应力传递与扩散作用来实现的 ,这是土钉支护作用的实质.     

滑坡演化的非线性动力学与突变分析

基于对任-连续函数, 至少在较小的邻域内可以用多项式任意逼近的数学理论, 运用改进的Backus广义线性反演理论, 以斜坡位移时间序列为基础, 反演建立了斜坡演化的非线性动力学模型。并利用自治梯度系统与突变模型的等价性, 通过变量代换得到标准的尖点突变模型。以黄茨及卧龙寺滑坡为例对滑坡的发展孕育过程进行分析, 结果表明:该非线性动力学模型不仅预测效果十分理想, 而且具有较高的自我调整适应能力; 斜坡临滑前都以突变特征值D的突降至零为前兆特征, 可作为-个具有物理意义的前兆指标。     

应用重正化群理论探讨斜坡滑动面演化的普适性质

运用重正化群理论,导出了应力积累单元演化的重正化群方程。指出黄金分割数是反映一类斜坡滑动面系统本质的普适常数。     

滑坡灾害预报的非线性动力学方法

基于现代反演理论,建立了滑坡灾害预测的非线性动力学模型,给出了可预报时间尺度的确定方法及稳定性判断准则。通过实例分析表明,非线性动力学分析方法是行之有效的。