单轴压缩下砂岩的P波动力学特征的实验研究

本文详细介绍了在单轴压缩下砂岩的P波动力学特征的实验结果。有关的动力学特征参数包括:振幅、振动持续时间、振幅谱、尾波走时持续时间及衰减系数α。观测了水对这些参数的影响。主要实验结果如下: 1.扩容后压力的增加将使通过岩石标本的P波最大振幅和振动持续时间增加。2.压力的增加将使P波振幅谱中的低频分量增加。3.水对P波动力学特征的影响是十分显著的,它将使P波振幅减小,振幅谱中的高频分量减少。4.压力的增加将使P波尾波持续数时间增长,衰减系数α减小。主要实验结果和理论分析、野外观测结果比较一致。这对于探讨地震波动力学特征的前兆异常是有益的     

应力减小引起地震

最近完成的岩石力学实验表明,在三轴应力状态下最大主应力的增加、中等主应力的变化(增加或减小)和最小主应力的减小都能导致岩石的破坏。由此启示,地震的发生既可能由地壳中的最大主应力的增加引起,又可能由中等主应力或最小主应力的减小引起。讨论了地壳中可能引起应力减小的作用,并从地震活动的规律性探讨了应力减小引起地震的可能性。指出在地震研究的各个领域中,不仅应考虑应力增加和能量积累过程中发生的地震,还应考虑在应力减小和能量减小过程中引起的地震。      

中主应力对击实黄土强度和变形特性的影响

为研究中主应力对击实黄土强度和变形特性的影响,利用空心圆柱扭剪仪对击实黄土进行主应力轴方向为0°的定向剪切试验,重点探讨中主应力系数b对剪切过程中击实黄土强度和变形的影响。试验结果表明,在不同中主应力系数下试样的广义剪应力-应变曲线发展模式基本相同,其曲线差异不显著,剪切后期试样表现出显著的延性特性。中主应力对击实黄土的强度影响较大,b=0.25时归一化强度最大,而b=0.5时最小。当b从0到0.25时强度增加;当b=0.25时强度达到峰值,随着b的继续增加,强度迅速减小;当b=0.5时强度达到最小值,随着b的进一步增加,强度先增大后减小。随着中主应力系数b的增加,击实黄土的有效内摩擦角呈现增大的趋势,强度参数在b=0时最小,b=0.75时最大,b=1(三轴拉伸)高于b=0(三轴压缩)。     

中强震前的小震Q值变化特征

本文利用振幅衰减系数和卓越频率衰减系数计算中强震前的小震Q值。通过对不同地区的典型震例的分析,发现在中强震发生前,小震Q值持续增大,增加的幅度是正常值的数倍,但异常幅度与震级无明显关系,而异常时间可能与主震震级有关。     

地震作用下边坡动力响应及影响因素研究

利用ANSYS有限元软件建立了边坡数值模型,并结合汶川地震实例分析了边坡的共振特性、动力响应变化以及地震动三要素对边坡动力响应的影响,对汉源县高烈度异常现象从共振的原因做出了解释。通过分析发现:边坡的共振主要由前5阶固有频率被激发引起,坡体阻尼和地震波频率对共振作用有显著影响。边坡体对输入地震波低频部分存在放大作用,对高频能量具有滤波作用。坡体加速度和位移响应随高程增加而增大,沿水平方向从左至右,位移减小,加速度先增后减。坡体峰值加速度放大系数随频率的增加而减小,随持时变化不明显;坡体位移随振幅和持时增加而增大,随频率增大而减小;弹性范围内,加速度和位移动力响应绝对量随振幅增大呈明显的线性增长关系,而位移、加速度放大系数保持不变;坡面陡坎处动力响应突变效应明显。     

三轴应力下花岗岩声发射P波Q值的变化

50×50×100mm3盈江花岗岩样品在σ3=30MPa、σ2=60MPa时增加σ1直至破裂,用波传播和谱振幅比法测定破裂孕育过程中σ3方向和σ2方向声发射P波Q值。结果表明:1.在σ1<0.07σ1P(最大破裂压强)时,σ3、σ2方向都保持高值,在0.2σ1P≤σ1≤0.551P期间,两个方向的Q值呈现出比较平稳的状态,其平均值Q3大约10至20,σ2方向Q2大约20至30。在σ1>0.55σ1P后,σ3方向Q3值起伏增长较大,而σ2方向Q2值仅在σ1>0.7σ1P后,才起伏增长,幅度不如σ3方向大。2.随压力的增加,在σ3、σ2两方向,低频成分明显加大。3.当σ1>0.951P后,出现一种记录畸变现象,对同一源点声发射,从沿同一方向两道记录上看出,早到波形振幅小,而晚到波形其振幅反而大     

真三轴压缩下大理岩试件中弹性波传播特性的实验研究

在σ_1>σ_2>σ_3的真三轴压缩试验机上进行了弹性波在大理岩试件中传播时沿σ_2(x方向)和σ_3(y方向)的走时、幅值及衰减特性的实验研究。随着载荷应力增加,在x方向上,P波第一个波峰的走时t减小,幅值A减小;在y方向则相反。大约从破坏应力的95%开始,两个方向上t又都迅速增加,A减小,波列振幅衰减系数K也减小,这是真三轴压缩情况下的一种破裂前兆变化特征。Ⅰ型应力途径t开始迅速增加时的差应力值低于Ⅱ型     

地震波振幅异常的某些物理解释

本文把较大地震前观测到的地震波振幅异常变化与模拟实验的结果及理论分析加以对比,借助于地壳介质的变化对振幅比前兆异常特征提出了某些物理解释。较大地震前观测到的地震波振幅比时间变化呈“低值——上升到稳定高值——发震——回到正常值”的形态;主震危险区位于异常区内,多数在比值梯度大的地方,临震时比值骤增,各台比值峰值出现时间由震中距,方位角不同而有序。岩石压力实验中压力达岩石破坏强度50—60%以后,P波振幅随压力增加而下降,幅度较大;A_S/A_P随加压而下降,达破坏强度90%以后,迅速回升;若加载达破坏强度之95%时充水稳压,P波振幅在各方向均减小。在理论上把孕震过程中介质的变化分别用单相和多相介质模拟,多相介质中考虑以气和水为孔隙流体,给出本构关系,求出速度和垂直向位移。理论工作表明:A_S/A_P在孔隙介质为气时比为水时小;P波振幅变化大;孔隙度大,振幅比变小。介质中应力集中程度达岩石破坏强度60%前后,可分别用单相和多相来描述介质。两相中,微裂隙张开,以气体为主,A_S/A_P变小,呈负异常,达90%时,A_S/A_P上升,围压大于孔隙压,孔隙流体以水为主,且水进速率大于孔隙度增大速率;临震时予滑,应力部分解除,孔隙部分闭合,孔隙饱和,振幅比出现峰值,至于空间分布则要考虑应力积累与调整部位介质强度不同,可能造成孔隙度及饱和度不同所致。由于本文的物理解释中综合了实际观测,模拟实验和理论分析的结果,又把应力状态与介质变化联系起来,故此种解释可能具有成因观点。     

应力减小引起的岩石破坏与地震

最近完成的岩石力学三轴实验表明,岩石的破坏既能由最大主应力的增加引起,又能由中等主应力的变化(增加或减小)或最小主应力的减小引起,因此联系到地震的发生也是如此。地震前必须有一个应力和能量的增加过程,但地震不一定发生在应力和能量的增加过程中,地震也可以发生在应力和能量的减小过程中。文章还讨论了能够引起地壳中应力减小的作用,並从地震活动性方面探索应力减小引起地震的可能性。     

一种新的非均匀断层模型及其振幅谱的特征

本文提出了一种弯曲断层面的非均匀断裂模型。我们把弯曲断层面简化为锯齿形状,当每个锯齿上的滑动是均匀的,同时具有均匀的位错传播速度时,可以得到问题的封闭形式的精确解。对于不同的齿数、齿倾角和场方位角,计算了体波辐射的振幅谱。研究发现,弯曲断层会使谱曲线出现异常的峰值,异常峰值的位置与齿数有关,随齿数的增加向高频方向移动。齿倾角的变化会引起振幅谱曲线上异常峰附近谱包络线的变化。不同方位的观测点处的振幅谱形状各不相同。仔细地将观测谱与理论谱对比,有可能使人们了解断层面的非平面性质。     

The influence of stiffness of the true triaxial testing machine on the rupturing and acoustic emission of rocks and its correlation with seismic activities

This paper introduces how the ratioR of the characteristic stiffness of rock samplevs. the stiffness of testing machines would influence the rupturing process and the acoustic emission (AE) on the part of the tested rock samples. Result of the experiment shows: WhenR>0.20, the rock sample would rupture abruptly; whereas whenR<0.20, the rock samples would rupture slowly. When the samples rupture abruptly, the time-dependent variation of the AE rate takes such a pattern:peak value—stable low values—rises to the maximum value (concentration)—drops back to the minimum value (quiescence)—(rises again)—ruptures. Moreover, smallerR-value tends to be associated with longer quiescence and vice versa. WhenR>1.50, no pre-failure quiescence is detected. When the rock samples rupture slowly, the variation pattern of the AE rate (after the stress has increased to more than 50% of the rupturing stress) is as the following:stable low (or high) values—rises (or drops) to its maximum (or minimum) values and then continues for some time—ruptures. The Chinese version of this paper appeared in the Chinese edition ofActa Seismologica Sinica,13, 223–233, 1991. This study is supported by the Chinese Joint Seismological Science Foundation.     

云南地区地震序列早期地震波动力学特征

研究了云南地区各类型地震序列的早期地震波动力学特征——地震波垂直分量P波初动和P、S波最大振幅比,结果表明:前震序列振幅比为过原点的直线,比值稳定,P波初动一致;双震型地震序列在第一主震后P波初动出现一组时,仍有一类波形(“大头波”或“小头波”)的振幅比保持为过原点的直线,第一主震后P波初动出现两组时,仍有初动相同的一组地震振幅比保持为过原点的直线,或者两组初动的地震振幅比分别、共同成过原点的直线;主余震地震序列在非大震孕育期间,地震振幅比离散,与大震孕育有关的主余震地震序列振幅比仍可为过原点的直线。地震波动力学特征在上述三类地震序列的早期判断能力分别为75％、55％—73％、90％。     

真三轴压机刚度对岩石破裂声发射的影响及与地震活动性的联系.

本文叙述了岩石特征刚度与压机刚度比R对岩石破裂及声发射的影响.结果表明:当R>0.20时,岩样产生突发断裂;当R1.50时,断裂前没有平静期.缓裂时,声发射率的变化形式为(应力增至大于50％破裂应力后)平稳低(高)值——上升(下降)至极大(极小)值并持续之——破裂.      

Effects of Impedance Contrast and Soil Thickness on Basin-Transduced Rayleigh Waves and Associated Differential Ground Motion

This paper presents the effects of impedance contrast (IC) across the basin edge, velocity contrast between the basin and underlying bedrock, Poisson’s ratio and soil thickness on the characteristics of basin-transduced Rayleigh (BTR) waves and associated differential ground motion (DGM). Analysis of simulated results for a two-dimensional (2D) basin revealed complex mode transformation of Rayleigh waves after entering the basin. Excellent correlation of frequencies corresponding to different spectral ratio peaks in ellipticity curves of BTR waves and spectral amplification peaks was obtained. However, such correlation was not observed between values of peaks in ellipticity curves and spectral amplification at the corresponding frequencies. An increase of spectral amplification with IC was obtained. The largest spectral amplification was more than twice the IC in the horizontal component and more than the IC in the vertical component in the case of large and same impedance contrast for P- and S-waves. It was concluded that the frequency corresponding to the largest spectral amplification was greater than the fundamental frequency of soil by around 14% and 44% in the vertical and horizontal components, respectively. Spectral amplification of the vertical component was negligible when soil thickness was less than around 15–20 times the S-wave wavelength in the basin. The largest values of peak ground displacement (PGD) and peak differential ground motion (PDGM) were obtained very near the basin edge, and their values with offset from the edge were strongly dependent on the IC across the basin edge, Poisson’s ratio, velocity contrast between the basin and underlying bedrock (dispersion), damping and soil thickness. The obtained value of PDGM for a span of 50 m in the horizontal and vertical components due to the BTR wave was of the order of 0.75 × 10^?3 and 1.32 × 10^?3 for unit amplitude (1.0 cm) in the horizontal component of the Rayleigh wave at rock very near the basin edge.     

2008年10月5日乌恰6．9级地震背景性异常

分析总结了2008年10月5日乌恰6．9级地震前背景性异常：1900～2008年新疆6．8级以上地震时空分布表明,于田7．4级地震发生后新疆仍缺少一次6．8级以上地震：2004年12月以来新疆3．5级以上地震累积频次持续低值;乌恰地区6级地震超常平静：2003年以来在乌恰地区形成4级地震空区;2006年以来新疆相继形成2条4级地震条带相交于乌恰地区：2006年1月至2008年7月乌恰台地震波振幅比大范围低值;2007年4月至2008年2月．沿卡兹特阿尔特断裂出现2次符合预报指标的异常增强现象：2008年2月以来喀什台地磁垂直分量拟合差值持续低值;2006年9月以来莎车台土层应力2道测值先后出现偏离正常年变现象．     

2013年芦山MS7.0地震的震前及临震应变异常

距离芦山地震震中70 km的姑咱地震台YRY四分量钻孔应变仪2013年4月16—19日记录到8次幅度达到十倍固体潮幅的张性应变阶跃, 这在该仪器6年多运行期间尚属首次. 这些应变异常与芦山地震在时间、 空间上相关; 应变异常的主压应力方向与震前宝兴水压致裂地应力测量主压应力方向相近, 并与震前5个月中长达3个月的应变异常主压应力方向一致; 应变阶跃起始与远震震波同时到达. 综上认为, 4月16—19日的应变异常有可能是芦山地震发震断裂在破裂错动前地层蠕滑的反映.      

The Q value variations in the preparing pro－cess of rock rupture

ＴｈｅＱｖａｌｕｅｖａｒｉａｔｉｏｎｓｉｎｔｈｅｐｒｅｐａｒｉｎｇｐｒｏ┐ｃｅｓｏｆｒｏｃｋｒｕｐｔｕｒｅＢＩＮＷＡＮＧ１）（王彬），ＺＨＡＯ－ＹＯＮＧＸＵ１）（许昭永），ＪＩＮ－ＭＩＮＧＺＨＡＯ１）（赵晋明）ＹＩ－ＬＩＨＵ２）（胡毅力）１）Ｓｅｉ...     

2012年印尼8.6级地震应变地震波的Hilbert-Huang时频分析

本文通过端点效应压制的Hilbert-Huang变换, 对大同及沁源台布置的四分量钻孔应变仪记录的印尼8.6级地震激发的应变地震波形进行时频分析, 结果显示印尼8.6级地震的主震和8.2级余震的应变地震波序列各个震相具有不同的时频特征: ① 地震波到达之前的所谓“环境噪声”部分, 瞬时频率低, 瞬时振幅小; ② P波初至时, 高频成分突然增加, 振幅也随即增强; ③ S波到达时, 频率有所降低而振幅剧烈上升; ④ 面波到达时, 振幅进一步剧烈上升达到整个序列的极大值; ⑤ 尾波部分振幅逐渐降低, 但与噪声部分相比频率依然偏高, 振幅依然偏大。 本文也将应变地震波与地震仪记录的地震波进行对比, 虽然应变地震波与地震波波形和Fourier谱具有极高的相关系数, 但从Hilbert-Huang变换得到的边际谱上看, 应变地震波与地震波有显著的区别, 应变地震波比地震波记录的低频成分相对更多。 通过Hilbert谱, 有助于更好地了解非平稳信号的局部特征, 对于突变信号的地震波, Hilbert-Huang变换是一个较好的时频分析工具。     

The Q value variations in the preparing process of rock rupture

In this paper, the "spectral amplitude ratio method" (SAR), "energy method" (EN) and "coda wave method" (CW) are used to calculate theQ value variations of gneiss in the preparing rupture process. The obtained results show that the variation state ofQ values by SAR features the shape of relative stability—gradual increment to the maximum—then decrement and final rupture. The variation state ofQ values by EN is just contrary to that by SAR, i. e. with the shape of stability—decrement—increment—and final rupture. The varation state ofQ values by CW is similar to that by EN, its main frequency features the shape of relatively high value—decrement to the minimum—increment—and final rupture. But to the high frequency (higher than the main frequency), the variation state ofQ values features the shape of the stable value-increment to the maximum-decrement-and final rupture. At the same time, the results by coda wave amplitude spectrum show that, when stress reaches 70% of rupture stress, the high frequency component of S wave rapidly reduces (Q _c increasing); at the time of impending the main rupture, the main frequency component reduces with a large scale (Q _c increasing again), this may be the reason which causes the different variation states of two codaQ values. The result of amplitude spectra of P, S (initial wave) waves also show that with the appearance of microcracks the frequency band of S wave turn to be narrow, the high frequency component is reduced quickly, i. e. the S wave spectra have different variation states with different frequency components. That is why theQ _s obtained by different methods have different variation characteristics.     

1995年陡河地震前后小震震源参数及其相互关系

在震源谱的多台多震尾波解法的基础上,应用Brune震源模型,求解1995年10月6日陡河ML5.9地震前后在其周围发生的48次小地震的震源因子和震源波谱,进而估算了地震矩、拐角频率和应力降,并讨论了它们之间的相互关系和在陡河地震前后随时间的变化．结果表明:小震震源因子表现出相当大的稳定性,震源因子的峰值频率和随频率的变化形态都很相似．发现震前一年左右曾多次出现应力降较高的事件．需要指出的是,考虑到应力降由地震矩和拐角频率计算得到以及地震矩和拐角频率的相关关系,实际上,这里的高应力降指的是拐角频率高于正常值的情形．