受压岩石裂隙相互作用导致破裂的机理

应用伪张力法,研究了在压应力状态下岩石内部任意多条随机微裂隙的相互作用和扩展聚集机理．即在受载岩石裂隙的相互作用下,形成一个裂隙较易聚集的方向,岩石的宏观破裂与此方向有关．给出了岩石宏观破裂判据,并确定了破裂面的方位．指出库仑准则所确定的初始剪切破裂方向仅为本文的一个特例．作为实例分析了雁形裂纹的形成和扩展机制．     

受压岩石裂隙相互作用导致破裂的机理

应用伪张力法，研究了在压应力状态下岩石内部任意多条随机微裂隙的相互作用和扩展聚集机理．即在受载岩石裂隙的相互作用下，形成一个裂隙较易聚集的方向，岩石的宏观破裂与此方向有关．给出了岩石宏观破裂判据，并确定了破裂面的方位．指出库仑准则所确定的初始剪切破裂方向仅为本文的一个特例．作为实例分析了雁形裂纹的形成和扩展机制．     

岩石裂隙电阻率特征研究

岩石的电阻率差是电阻率法的物理前提,利用电阻率法研究断层是比较有效的方法。利用断层破碎带与周围岩石的电阻率差异,跨断层做了大量的实验数据,通过对比和分析,得出了研究破碎带与周围岩石的电性差异,寻找变化规律,研究其变化特征。对今后断层探测具有重要价值,对防震减灾具有重要意义。     

基于L系统的地震裂隙模拟研究

分形技术根据物体的局部自相似特征,突破了以往只能生成较规则图形的局限性,能够利用较少的描述性语句构造出复杂的非规则图形,如树木,河流和地震裂隙等。地震断层的破裂结构具有复杂性与随机性,然而在破裂过程中,总体形态蕴涵着分形的性质,该文研究基于L系统的三维结构建模方法,用以模拟地震断层的破裂。本文通过对地震数据的采集,从整体几何结构出发,并考虑地震断层破裂的规律和岩石的各向异性,提出基于几何可观察性的三维地震断层破裂的L系统构造模型,最后基于OpenGL图形库,实现裂隙的三维可视化仿真。     

岩石介质中多裂纹扩展相互作用及其贯通机制的数值模拟

运用岩石破裂过程分析RFPA^2D系统，通过对岩石试样中预置的一组右行右阶雁列式裂纹扩展过程的数值模拟，研究了非均匀岩石介中多裂纹扩展的相互作用模式及其贯通机制。数植模拟再现的受压混合型裂纹扩展过程中逐步演变的全场变形过程，以及与细观非均匀性有关的声发射和断续扩展模式的“岩桥”现象，清晰地揭示出多裂纹扩展的相互作用及其贯通机制。模拟结果说明，对于岩石这种地质介质而言，忽略其非均匀性影响，可能会掩盖岩石变形与破裂过程中的许多与非均匀性有关的特殊现象，包括声发射或微震模式、岩桥或雁行断裂等。     

岩石电阻率变化各向异性与微裂隙扩展方位实验研究

将不同规格的长方体花岗岩标本,按事先设计的图案布设多个电极,并用抽真空的方法将标本进行水饱和．然后将标本电极面和相邻面的一小部分（包括棱）用防水绝缘胶密封．用多电极组合法,将己布电极组合成不同方向、不同极距的电阻率各向异性测线和电测剖面、电测深测线．使标本在装有水的承压水箱中,沿标本长轴方向受压,观测标本电阻率随压力的变化．在实验中,一些标本被压坏,出现宏观裂隙;一些标本没有被压坏,没有被压坏的标本通常压到电阻率出现明显破裂前兆为止．然后,将未压坏的标本测量面显微照相,从照片上寻找裂隙的优势方向,和被压坏标本的宏观裂隙一起,与电阻率各向异性计算结果进行对比,实验结果表明:① 裂隙和破碎带通过区域的测点,视电阻率变化各向异性结果好,4种组合求得的4个各向异性主轴方向趋于一致,且与破碎带方向基本吻合;裂隙和破碎带不经过区域的测点,或者4个视电阻率变化各向异性主轴方向不一致,或者根本求不出各向异性解．这后一种情况,在裂隙面平行测量面时,表现最为明显;② 显微照相显示的微观裂隙或破碎带的优势方向与电阻率变化最大的各向异性主轴方向基本一致;③ 电测剖面的结果,能较好地反映裂隙的位置和区域．      

甘肃北山花岗岩裂隙几何学特征研究及岩石质量初探

文中以甘肃北山花岗岩中发育的构造裂隙(主要指节理)为研究对象,通过野外裂隙调查,应用传统的概率统计方法与分形几何学理论,利用Mapinfo,ArcGIS平台进行裂隙几何学参数(方位、长度、密度等)的统计、计算和裂隙网络的空间结构分析,研究花岗岩岩体中裂隙的几何学特征。并以此为基础,对甘肃北山花岗岩岩体质量优劣进行初步评价。结果表明:在10～200cm范围内,裂隙网络是分形的;5个测点裂隙网络的分维值分别是1.636,1.548,1.596,1.724,1.604。分维数D不仅能刻画岩体中结构面发育的数量,而且能反映结构面在岩体中分布的均匀程度和交切方式。因此,可以表征岩体的质量优劣,对岩体质量进行分级。按照分维所划分的岩体质量分级,北山花岗岩属于裂隙较发育、岩体质量等级一般的岩体     

鲜水河断裂带强震相互作用的动力学模拟研究

以鲜水河断裂带为研究区,首先依据断裂带的地震活动特征,确定整个断裂带的应变积累速率;然后根据GPS观测资料给出的水平应变率和地质给出的鲜水河断裂带断层分段及其相应各段的滑动分布,确定断裂带分段的应力、应变积累速率和强震复发间隔．在此基础上,采用三维有限元模型定量研究断裂带上1893年以来M6．7级以上地震的相互作用及其对断裂带强震复发的影响．研究结果表明,鲜水河断裂带上强震的发生有利于后续地震的发生．强震之间的相互作用不仅影响了断裂带各分段的强震复发间隔,还影响了整个断裂带上的强震活动特征．     

逾渗与岩石破裂的计算机模拟研究

用计算机模拟方法研究了岩石破裂的逾渗模型，给出了在微裂隙随机分布情况下破裂集团的分布图象、破裂集团的大小分布规律、总破裂集团数、集团平均大小、ｂ值、逾渗分维Ｄ及临界情形。所得结果与其他模型和实验基本一致，表明通渗模型是描述岩石破裂扩展演化过程的一种较合适的模型。还发现了岩石破裂过程存在的两个转折点，深入研究这两个转折点附近岩石的宏观性质，可为探索地震孕育演化过程的前兆性质提供依据。     

裂隙非均匀分布岩石中的电位及视电阻率计算

计算了在均匀高阻介质中含有低阻裂隙的岩石的电场分布，并由此推导出裂隙非均匀分布的岩石中视电阻率的计算公式．结果表明，裂隙的埋深、规模、走向（平行或垂直视电阻率测线）以及真电阻率等，对视电阻率的观测和计算结果都有不同程度的影响．本文结果对视电阻率法用于地震分析预报提供了一种有效的计算方法．      

岩石破裂的两阶段模型

提出了岩石破裂的两阶段模型。在第一阶段，裂纹或局部的破坏是互不相关的，与以前含裂纹的负载相应，在岩石内随机萌生。随着岩石中损伤的累积，大丛集的空间上密集的裂纹和局部破坏区发育的可能性逐渐增大。在裂纹群扩展到足以形成更大一级破坏（第二阶段）岩石裂纹的地方先出现临界破坏密度。通过统计分析可知，空间上邻近的裂纹群内出现裂纹相互作用和协同裂纹时，裂纹群的最初发育是以业已存在的裂纹群中的随机变量为基础进行预测的。这样，模型中不稳定的第二阶段的开始可从随机的、不相关的破裂的产生中计算出来。本文提出的模型综合了固体强度的动力学概念（时间相关）岩石的分散等级结构及导致破裂增加的裂纹群。该模型的优点是对于包括地震过程在内的大范围尺度级别的破裂过程它都是正确的。引入了裂纹等级（裂纹大小）概念，提出了裂纹集结作用和破裂过程从一个级别向另一个级别的转变。     

非均匀岩石钻孔崩落方位的模拟与研究

钻孔崩落法是地应力测量的一种重要方法，但是考虑到岩石力学性质的非均匀性，崩落方法角会偏离最小主应力方向。用Weibull分布来描述岩石力学性质的离散性，用RFPA方法对非均匀岩石的钻孔崩落方位角进行了模拟。通过对模拟结果的分析，研究了非均匀岩石钻孔崩落方位角的分布情况。指出了RFPA方法进一步应用的前景。     

南海台风与上层海洋相互作用的数值模拟研究

本文建立了一个综合考虑大气-海流-海浪相互作用的区域海-气耦合模式系统,利用该系统模拟研究了南海台风发生发展的大气、海洋动力学机理.结果表明:耦合模式较真实地反映了台风和上层海洋的相互作用过程,提高了对台风路径和强度的模拟准确率;在台风充分发展阶段,上层海洋的反馈作用使台风路径发生左偏,并抑制了台风强度的发展;三种海洋反馈作用(海面降温、飞沫效应和波浪作用)对台风系统的影响程度不同,海面降温和波浪作用阻碍台风系统的发展,而飞沫效应增强了海气界面的热量传递,促进台风系统的发展;与海面降温和飞沫效应相比,波浪作用对台风系统的影响较小.只有综合考虑各种海洋反馈作用才能更好地解释和预测台风等海上灾害性天气的发生和演变过程.     

应力场演化与强震间相互作用的有限元模拟研究

针对川滇地区,在大量搜集前人资料和结果的基础上,建立了包括上地壳、中地壳、下地壳、上地幔等4层结构的三维有限元模型。通过反复调试,确定了其边界条件。然后计算了川滇地区背景应力场、断层蠕动产生的应力场和强震触发的应力场,以及它们的动态变化。结果表明后续地震大多发生在前面地震引发的库仑破裂应力正值区,前一地震对后续地震有一定的触发作用,强震是在较高的应力背景下成组发生的。这对判断、识别地震异常,提高地震预测水平有着很大的意义。     

CME和冕流结构相互作用机制的数值模拟研究

1980年4月14日SMM卫星曾经观测到了爆发在两冕流结构之间开放磁场中的CME独特的传播特征以及冕流结构的畸变和偏转。本文采用了2.5维MHD方程,用数值模拟方法研究了CME和冕流结构之间复杂的相互作用过程.模拟结果不但展现了SMM卫星所观测到的CME的独特的传播特征和冕流结构的畸变和偏转,而且还发现了在冕流结构和CME的相互作用中,冕流结构内部轴向磁场分量的反转效应.模拟结果对磁云和磁暴活动的研究也具有一定的意义.     

一种基于逾渗模型的裂隙岩石渗透系数确定方法

针对裂隙岩体提出了一种基于双重逾渗模型的渗流系数分析方法。通过变参数研究,考察了岩体中渗流和孔压分布的不均匀;根据裂隙长度的不同将岩体分为孔隙控制渗流模式和裂隙控制渗流模式。这种模型不仅能够同时考虑孔隙和裂隙的作用,而且在模拟大规模裂隙网络时更加快捷简便。     

岩石裂隙决定喀斯特关键带地表木本与草本植物覆盖

地球关键带研究将地表植被组成和功能与岩石层的特性联系起来,为研究喀斯特地区特殊的岩石和土壤条件如何影响地表植被提供了新的思路.文章基于贵州中部喀斯特关键带白云岩和石灰岩分布区岩石、土壤和植被调查结果,发现木本植物覆盖度随宽度1mm以上的裂隙数目增多而线性增加,而草本植物覆盖度则呈相反的趋势(p0.01).白云岩分布区由于岩性致密、裂隙不发育、土层厚度一般在20cm以内,适合浅根系的草本植物分布.石灰岩分布区由于裂隙发育、土壤分布深、树木的深根系分布在裂隙中,植被组成和结构复杂.基于2001～2010年MODIS遥感数据获取的每16天一个时相的归一化植被指数(NDVI)和年净第一性生产力(NPP)结果进一步表明,石灰岩分布区各时相NDVI总体显著高于白云岩分布区,但多年平均NPP则相反.本文结果表明,在喀斯特关键带,岩性决定土壤的结构和分布,进而决定地上植被木本植物和草本植物的覆盖.尽管石灰岩地区土壤量可能比白云岩地区偏低,但发达的裂隙结构更适合深根系的树木生长,植被活动强.当前喀斯特地区石漠化治理需要充分考虑地球关键带岩石-土壤-植被-大气相互作用,提出适合不同岩性的植被恢复措施.     

基于逾渗方法的裂隙储层渗透性模拟

裂隙储层具有强烈的非均质性及储层渗透性预测难度大的特点,利用逾渗理论来研究裂隙储层深层复杂介质渗透性,是当前研究的热点问题.基于连续逾渗,将裂隙网络模型合理简化.使用排除体积对裂隙密度进行无量纲化,从而使裂隙的渗透性与裂隙的形状无关.首先使用Monte Carlo方法得到裂隙在不同密度时的网络图,而后使用ComsolMultiphysics中的有限元求解器得到流体在裂隙中的速度和压力分布图,数值模拟表明:随着裂隙密度的增加,裂隙的连通性增加,进而流体在裂隙中的渗透性也增加;最后使用有限尺度转换定律和尺度放大思想,通过重复子区域的方法求解每个小区域的渗透性,得到裂隙储层在不同尺度下的渗透性,分析得到储层平均渗透性和无量纲化裂隙密度之间的关系.模拟得到的渗透率值和FRACA软件得到渗透率泊松相关系数为0.885.该规则的发现为逾渗理论从小尺度放大到宏观物理模型即储层尺度提供了一个理论依据.     

裂隙参数对衰减各向异性影响的数值模拟

理论、观测和实验均证实,在地壳和上地幔存在对应力变化敏感的直立裂隙,在整体上呈现方位各向异性.在Hudson裂隙理论基础上,系统全面地数值模拟了裂隙介质几何、物性和弹性波频率等参数对各向异性衰减的影响.结果显示,裂隙密度、裂隙纵横比、泊松比、裂缝填充物、弹性波频率和未破裂岩石母体纵横波速度等对各向异性衰减有着显著影响,...