Analytical study of ground motion caused by seismic wave propagation across faulted rock masses

Studying seismic wave propagation across rock masses and the induced ground motion is an important topic, which receives considerable attention in design and construction of underground cavern/tunnel constructions and mining activities. The current study investigates wave propagation across a rock mass with one fault and the induced ground motion using a recursive approach. The rocks beside the fault are assumed as viscoelastic media with seismic quality factors, Q_p and Q_s. Two kinds of interactions between stress waves and a discontinuity and between stress waves and a free surface are analyzed, respectively. As the result of the wave superposition, the mathematical expressions for induced ground vibration are deduced. The proposed approach is then compared with the existing analysis for special cases. Finally, parametric studies are carried out, which includes the influences of fault stiffness, incident angle, and frequency of incident waves on the peak particle velocities of the ground motions.     

平衡剖面的制作流程及其地质意义

平衡剖面技术是地质思维和计算机技术的结晶,使对断层构造的研究提高到定量阶段,其依据是在垂直构造走向的剖面上,地层长度和面积(2D)或体积(3D)是均衡的。在此原理基础上利用数学手段对盆地的构造发育史进行正演和反演模拟,直观地再现地下构造的原始几何形态,迅速提供地震剖面的构造解释方案,并对解释结果进行检验(不平衡的剖面其解释一般有问题),为深刻认识构造发育史、分析油气运移及聚集规律提供依据,提高了工作效率。其结果也为盆地模拟、油藏模拟、定量计算构造伸缩量等地质研究打下了坚实的基础[1]。     

RECENT TECTONIC DEFORMATION ANOMALY AND EARTHQUAKES IN GANSU-NINGXIA-QINGHAI AREA

1　IntroductionAccordingtogeologicalstructure ,theGansu Ningxia Qinghaiareabelongstothenortheastmar ginofQinghai Tibetblock .Thisareahasbeenpaidmuchattentionby geo specialistsinChinaandabroadbecauseofitssignificanttectonicmovement,itsintensiveseismicity ,anditsimportanceinearth quakehazardmitigation .IntheDevelopmentPro gramonNationalKeyBasicResearchesundertheProject“MechanismandPredictionofContinentalStrongEarthquakes”,themechanismsofcontinen talstrongearthquakesarestudied ,usinghypo…     

对青藏东北缘现今块体划分、运动及变形的初步研究

利用2维非连续变形分析方法（DDA），以位移代替围压作为边界约束力，研究青藏东北缘现今块体划分及其运动变形。根据该地区地质构造及地震活动，以GPS点测量位移作为模拟结果约束点，得出了较合理的块体划分模型和随时间演化的主应变分布图，并把应变高值区与近几年来发生的5级以上地震作对比，得出了研究区内地震危险性可能较大的区域。另外，对模拟的甘青块体与阿拉善块体的边缘带断裂左旋运动做了大概计算。     

用双三次样条函数和GPS资料反演现今中国大陆构造形变场

将中国大陆现今构造变动视为一种连续的地壳变形,利用双三次样条函数模拟了近期GPS测定的大陆内部及周边地区412个测站速率,反演大陆地区自洽的构造变动速度场和应变率场.模拟结果显示:印度板块与欧亚板块的碰撞、挤压是构成中国大陆内部岩石层水平形变的主要驱动力.印度板块在东喜马拉雅构造结深深插入青藏高原,造成地壳大规模的缩短和抬升.青藏高原东南部的喜马拉雅带、拉萨和羌塘地块以及青藏高原东南边的川滇地区,内部构造活动强烈,其内部的构造变形包含地壳碎片的冲断、褶皱和侧向逃逸.大陆地壳(或岩石圈)的增厚,尤其是喜马拉雅山脉南北向的快速缩短和青藏高原东西向的缓慢拉张,大约吸收了印欧板块会聚量的85%,西藏中东地区东西向的拉张速率达到了(16±2.0)mm/a,且顺时针方向扭转明显.印度板块相对欧亚板块运动的欧拉极为(29.7°N, 19.3°E, 0.392°/Ma);华南地块相对于欧亚大陆向东(102°±7.4°)南的运动速率是(11±1.54)mm/a,华南块体相对欧亚板块运动的欧拉极为(62.25°N, 126.56°E, 0.141°/Ma);塔里木地块相对较稳定,其西部运动速度高于东部运动速度,作顺时针方向旋转.总体上讲,中国大陆运动方向为北偏东呈辐射状,从西部近南北方向的运动转向东部地区东南方向的运动,绕东喜马拉雅构造结有一顺时针方向的旋转.横穿喜马拉雅构造带及青藏内部的南北向压缩速率为(19±2.0)mm/a,横穿西天山构造带的南北向压缩平均速率为(13±1.5)mm/a,横穿东天山构造带的南北向压缩平均速率为(6.0±1.4)mm/a.阿尔金断裂带的左旋走滑速率为(6±1.2)mm/a.     

莱州湾南岸潍河下游地区咸水入侵灾害成因及特征

通过对莱州湾南岸咸水入侵较严重地潍河下游地区晚更新世以来沉积特征及现代自然环境条件变化的分析，探讨了沉积相对咸水入侵产生及空间范围特征的环境机理。晚更新世以来的三次海平面升降变化造成了潍河下游地区海陆沉积环境交替，形成了巨厚的海陆交互相沉积层。海进时期，大面积的滨海平原被淹没，在近海平原洼地滞留的海水经过蒸发、浓缩变为卤水，成为咸水入侵的物源；海退后陆源碎屑在滨海地区沉积形成了巨厚的古河道砂层。20世纪70年代末期以来，随着对地下淡水的过度开采，淡咸水水头压力差减小．卤水通过古河道砂层快速南侵。通过对潍河下游地区100余个地质钻孔水化学连续监测资料分析，阐明了咸水入侵的特征，有针对性地提出了咸水入侵的防治措施。     

青藏块体东北缘断层形变与中强地震

对祁连山－海原断裂带近期断层形变特征进行了初步研究，发现多场地，大范围的断层活动异常是中等强度地震发生的显著背景，并且往往与大陆地震活动的阶段性总体状况相呼应；区域形变存在明显的特征量，包括特征形态和特征时间，同一场地在不同地震前的异常特征具有重复性，但会受到背景差异显著的不同地震的影响，目前形变状况表明研究区仍具有发生中强地震的地壳运动背景。     

P‐wave transmission across fractures with nonlinear deformational behaviour

Stress wave attenuation across fractured rock masses is a great concern of underground structure safety. When the wave amplitude is large, fractures experience nonlinear deformation during the wave propagation. This paper presents a study on normal transmission of P‐wave across parallel fractures with nonlinear deformational behaviour (static Barton–Bandis model). The results show that the magnitude of transmission coefficient is a function of incident wave amplitude, nondimensional fracture spacing and number of fractures. Two important indices of nondimensional fracture spacing are identified, and they divide the area of nondimensional fracture spacing into three parts (individual fracture area, transition area and small spacing area). In the different areas, the magnitude of transmission coefficient has different trends with nondimensional fracture spacing and number of fractures. In addition, the study reveals that under some circumstances, the magnitude of transmission coefficient increases with increasing number of fractures, and is larger than 1. Copyright © 2006 John Wiley & Sons, Ltd.     

昆仑山8.1级地震前中国大陆的构造应变背景

利用“网络工程”1998～2001年累积的1181个测站的GPS重复观测资料，采用双三次样条函数模型建立中国大陆水平运动模型速度场，用大地坐标在椭球面上计算各类应变场，详细分析了2001年昆仑山8．1级地震前中国大陆水平构造应变场空间分布特征。各类构造应变场的最高值都出现在喜马拉雅构造带与昆仑山地块内(地震断裂带南侧)，鲜水河—安宁河断裂带次之。分析表明，昆仑山8．1级地震正好发生在张性面膨胀应变率的高值区，第一、第二和最大剪应变率高值区边缘的突变区和最大、最小主应变率的高值区。     

地震前后垂直形变场动态演化的量化指标

提出一种表达垂直形变场动态演化过程的量化指标——区域应变率、应变集中度。在此基础上，对南北地震带各水准监测区近30年的垂直形变资料进行了实际计算．并结合具体震例进行了对比研究。结果表明：量化指标在一定程度上能够反映地震前后形变场的动态演化过程和地壳运动状态，对地震的中长期预报有一定的积极意义。