岩石破裂与氡含量变化关系的实验研究

为探索氡含量的变化能否视作地震前兆,作者进行了岩石破裂与氡含量变化关系的模拟实验。实验结果表明,可以认为岩石破裂是引起地震之前氡含量异常的原因之一。文末,根据实验结果对在地震区某些实际观测中的问题进行了初步讨论。     

饱水岩石超声振氡实验研究

本文以实验为基础,得出了如下几点结论:(1)经超声振动的岩石样品,其微结构有明显的变化;(2)超声振动不仅可以破坏吸附氡的束缚状态,还能释放封闭氡;(3)在超声振动下,氡析出量非常可观,有可能作为氡前兆信息的物质基础     

岩石破裂实验研究中强震发生前主破裂形成时能量释放过程的分析

分析用方程Q（t)=Q(t1) A1-A2(tf-t)^m[1 ccos(2πlog(tf-t)/p-φ)]来模拟强震前地震能量释放过程的一些条件，式中的Q（t)是在时间t以前所累积的“贝尼奥夫”总应变，tf是主震的时间，A1，A2，c,m,p,ψ都是模型的参数，Q（t1)是已知量（t1≤tf时）。表明在一定假定条件下幂指数m=α（2-d) 1。这里d是主震周围地震潜在震源群震中的尺寸，参数α决定着幂律。根据这个规律，地震时释放的地震能量和总能量的比值随地震的震级而变化。模型可用于分析实验研究岩石破裂释放声能的动力学，也适用于对堪察加一些强震前地震活动性的回溯性分析。     

岩石变形实验中的微破裂与地震的联想

根据室内岩石变形实验中岩石的微破裂和应变能释放等情况，联想到地震发生的几种相似现象：（１）岩体在较低的状态下亦有可能发生地震；（２）小震的发生预示岩体内应变和应变能的释放，但应力却未必释放；（３）主震时就变能大量释放，但仍有相当多的应变能残留在岩体中，这应是老震区发生地震的原因之一。     

地震序列类型的岩石破裂实验研究

采用花岗岩和砂岩拼合的岩样，做单面直接剪切破坏实验，并以微破裂信息存储分析系统连续采集信号。通过波形图研究发现，诸如“前破-主破-余破型”、“主破-余破型”、“群破型”、“双破或多破型”、“孤立型破裂”等都有波形记录，而大破裂前的“平静”、“密集”、“低频扰动”及“慢破裂”现象也有波形显示。这些结果与天然地震很相似。几乎所有天然地震的类型和震兆异常都能在声发射破裂实验中得到发现和验证。实验还显示，在低应力阶段破裂类型较单一，但随着应力升高和逼近主（大）破裂，破裂类型越来越多，而且低频成分变多的破裂增多，慢破裂也增多。     

断层土壤气采气率对气氡观测结果影响的实验研究

地震前兆观测是地震预报的基础。地震流体前兆观测在水资源过度开采的形势下,发展断层土壤气观测成为必然趋势。但地下流体观测技术规范未给出断层土壤气观测的集气-采气装置及采气条件的具体参数,而这些参数正是影响观测结果的重要因素。因此,本文对断层土壤气气氡观测的采气条件进行了实验研究及分析。结果表明,当日采气量一定时,集气室体积的大小对观测结果有较大影响。运用"采气率"这个概念来定量衡量断层土壤气观测装置系统的实用效果。集气室有效体积的大小应根据日采气量的多少来确定,采气量越大,集气室有效体积应越大,结合地震前兆观测实际,采气率应接近于1。本文实验研究结果对规范断层土壤气气氡观测提供了科学依据,也可供其它气体观测参考。     

氡预报地震的实验研究

有关氡气的来源、变化机制及共和地应力的关系尚处于研究过程中。本文将围绕这一问题对岩石标本进行压力试验和溶解试验,为氡预报地震的压溶机制提供实验依据。作者在对唐山地区水氡普查测定的基础上,采集井孔围岩及岩芯标本,开展岩石铀(钍)含量、岩石压氡、岩石水溶解氡及井孔水氡含量之间的综合研究。初步认为,当岩石受压变形破裂时井孔围岩中放射性元素的含量与氡逸出量呈正向关系     

盘一井气氡新型脱气装置应用实验研究

在盘一井数字化气氡观测过程中,脱气装置经过两次改进,但出现的各种干扰因素无法得到有效解决,应用效果一般。为了减少脱气装置对气氡观测的干扰,提高观测数据质量,盘锦台改进制作了新型喷射负压式脱气装置,经过近7个月的试验研究,有效地减少脱气装置在气氡观测中的干扰,解决了氡观测脱气装置稳定性难题,这也进一步提高了气氡观测数据的内在质量。可为国内地震台站观测(水质矿化度高的观测井口)提供脱气装置制作、观测经验,具有一定的推广应用价值。     

岩石破裂过程中电磁辐射的实验研究

在单轴压力下对灰岩、花岗岩、石英岩三种样品的破裂过程与电磁辐射进行了实验室试验。结果表明,含有石英晶体的岩石,在破裂过程中产生的电磁信息,其振幅具有脉冲形态;随着应力水平的增高,电磁脉冲的频度增加,与声发射具有同步发展的趋势;不同结构的介质,主破裂前又呈现出平静和高潮两种不同类型。此外,含有石英晶体的岩石其主破裂及解体过程中,伴随最强的电磁脉冲,出现明显的闪光现象。文中对实验结果作了初步的讨论。     

不同结构的岩石试件变形破坏与孔隙压力关系的实验研究

根据华北地区地震地下水位动态观测井的含水层岩性、埋深与承压水头大小等实际条件，对具有不同结构的四种岩性试件，在不同围压、初始孔隙压力、变形速率下，进行了变形破坏过程中孔隙压力变化特征的实验研究，探讨了岩性、结构、围压、初即孔隙压力，变形速率等因素对井水位映震特征的影响。     

岩石破裂过程中电磁辐射的实验研究

在单轴压力下对灰岩、花岗岩、石英岩三种样品的破裂过程与电磁辐射进行了实验室试验。结果表明,含有石英晶体的岩石,在破裂过程中产生的电磁信息,其振幅具有脉冲形态;随着应力水平的增高,电磁脉冲的频度增加,与声发射具有同步发展的趋势;不同结构的介质,主破裂前又呈现出平静和高潮两种不同类型。此外,含有石英晶体的岩石其主破裂及解体过程中,伴随最强的电磁脉冲,出现明显的闪光现象。文中对实验结果作了初步的讨论。     

孔隙压变化对岩石错动面滑动行为影响的实验研究

应用摩擦实验装置，在法向压力σ＿ｎ＝１０～１２０ＭＰａ下研究了孔隙压变化速率对岩石错动面滑动行为的影响。当孔隙压增压速率较大时，具粘滑振荡特性的岩石错动面仍将发生粘滑振荡，当孔隙压增压速率较小时，错动面发生稳定滑动，当增压速率介于上述两者之间时，错动面则呈粘滑－稳滑转化。以上结果对地震前兆和地震控制研究有重要意义     

岩石临破坏前波速奇异变化的再研究

从实验上确证：岩石在主破裂前一瞬间，纵波速度升高甚至超过原最大值的两倍以上，纵、横波速比Vp/Vs升高甚至达2.5～3.0，之所以造成这种现象：对前一个原因是主破裂前有些张裂缝闭合，另一个原因是主破裂前微破裂急剧增多，在某一时刻同时发生几个小破裂，各检波器所记讯息可能不是同一事件。对后，P、S波的走时在破裂孕育过程中的下降--回升（相对变化量）并不同步而是P波的变化先于或大于S波也是重要原因。     

岩石蠕变破裂过程及其响应比变化的实验研究

对花岗岩样品进行逐次加载的蠕变实验,得到了加载过程中的蠕变曲线和蠕变破裂的全过程曲线.对加载过程中的杨氏模量、蠕变量、蠕变速率等参数用加卸载响应比方法进行了分析,认为有二种不同形态的响应曲线.在中低应力的弹性阶段其响应比都近似为1,而在高应力的膨胀阶段其响应比都随应力而增加.对应力不变时的蠕变破裂全过程曲线进行了分解,在蠕变破裂过程中,瞬态、稳态和加速3个阶段的持续时间分别为全部时间的18%,75%和7%;在加速蠕变阶段蠕变速率及其响应比明显增加.这一结果是预测蠕变破裂的明显指标.     

岩石临破裂前波速变化特征的实验研究

为了提高波速的测量精度以便能观测到岩石临破裂前波速的微小变化,采用了波形的数值化,波的叠加,波的互相关和DTE(Subsample delay time estimate)方法和cosine插值,使时间分辨率提高到0.001 μs,波速分辨率达到1 m/s.在较小的应力增量(0.17 MPa)下测量了波的延迟时间,进而得到速度随应力的变化规律.实验结果显示在0.98破裂强度时岩石波速最大,然后下降直到破裂,此期间的波速下降量约30m/s.同时对临破裂前波的主频能量进行了计算,其变化规律与波速相同,认为破裂前的有关变化与岩石膨胀有关.最后用涨落模型讨论了延迟时间的方差变化.     

不同形式的断层土壤气集气装置对气氡观测结果影响的实验研究

任何一项观测都要在一定的条件下进行,不同的观测条件会产生不同的观测结果。在断层土壤气实际观测中,由于观测装置的集气室安装方式不同形成了不同形式的集气装置,而不同形式的集气装置会对气氡观测结果产生不同影响。本文就不同形式的断层土壤气集气装置对气氡观测结果的影响进行了实验研究。结果表明,集气室滞留体积对观测结果影响较大,集气室不可保留滞留体积,应控制导气管的长度和粗细,尽量减少导气管产生的滞留体积对观测结果造成影响。集气室死体积对观测结果影响不大,可保留集气室死体积。模拟观测和数字化观测应使用不同模式的集气装置。     

用电测深法在水压致裂实验中确定岩石破裂方向的实验研究

1.测点布设及观测方法实验场地位于福建省南靖县汤坑盆地中央。盆地内分布有F_1、F_2、F_3和F_44组断裂,其中F_1为张性兼压扭性断裂,F_2为扭性断裂,F_3为张扭性断裂,F_4为压扭性断裂(图1)。     

岩石破裂电磁辐射频率与岩石属性参数的关系

为进一步明确岩石破裂电磁辐射频率特征,基于岩石破裂电磁辐射是由岩石破裂时传播裂纹引起原子扰动产生的假说, 通过断裂力学理论中小范围屈服条件下张开位移法计算岩石破裂时的裂纹宽度,由单脉冲电磁辐射频率与裂纹宽度之间的关系,研究电磁辐射频率与岩石属性参数之间的关系,并给出了它们之间的关系表达式;单独讨论了不同属性参数对电磁辐射频率的影响.结果表明,电磁辐射频率随弹性模量增大而增大,随岩样尺寸和强度增大而减小,随泊松比的变化、岩石弹模的不同电磁辐射频率有变化;当弹模较小时,泊松比的影响也较小,而当弹模很大,即岩石刚度很大时,泊松比的增大会导致频率的增大;裂纹初始长度的变化受试件尺寸的影响,进而影响频率,当尺寸较大时,裂纹长度对频率影响较小,当尺寸较小时,频率随裂纹长度增大而增大.通过计算几种常见岩石破裂时电磁辐射频率值发现,岩石破裂时电磁辐射频率达到105 Hz量级,这与现有的实验结果相吻合.