差应力在超高压变质岩形成过程中的作用——来自石英-柯石英转化的高温高压实验证据

文中概述了超高压变质岩在静水压条件下的形成温压范围和存在的问题 ,并重新整理和分析了Hirth等 (1994 )在差应力条件下石英向柯石英转化的高温高压实验数据。结果表明 ,存在较大差应力的条件下柯石英出现需要的围压 (1 2 0～ 1 2 5GPa) ,远小于静水压下的围压 (2 5～ 3GPa) ,显然差应力的影响是显著的。榴辉岩中部分石榴石存在塑性变形 ,这表明在碰撞造山的构造环境中构造差应力是客观存在的 ,而构造差应力的上限受岩石强度制约。因此 ,差应力在超高压变质岩的形成过程中起到了重要作用 ,而系统地进行高温高压实验研究是深入探讨这一问题必要而有效的方法之一     

岩石在有围压条件下的声发射凯瑟效应

本文根据室内实验结果讨论了有围压条件下的岩石凯瑟效应。指出低差异应力作用下的岩石,凯瑟效应是各向独立的,即使围压发生变化(可以降低为零),其轴向加压的凯瑟效应仍反映该方向历史上承受过的最大应力值;高差异应力作用下的岩石,凯瑟效应不能各向独立,在围压发生升高或降低时(可以降低为零),其轴向加压的凯瑟效应反映历史上该方向与围压的最大差异应力,这为由室内实验(零围压)确定野外深钻孔岩芯所承受过的最大差异应力提供了方便。对于大理岩来讲,高低差异应力的分界约为10MPa。     

水在橄榄石中溶妥解研究的固体传压高温高压实验方法

人们关注地球深部水对地球介质的力学和物理性质影响，以往实验研究大都用气体设备在几百ＭＰａ的低压力下进行的。为实现深部高压条件，本文用固体传压技术在１０００－１３００℃，１．０－２．０ＧＰａ温压条件进行橄榄石晶体内水溶解度实验研究。     

围压条件下岩石的抗拉强度

用水压致裂法对7种岩石的厚壁圆筒试件进行不同围压下的抗拉强度实验,并从试件致裂瞬间的内壁环向应力σt,环向应变εt等五种参数随围压变化的角度,对围压条件下岩石的抗拉强度进行研究。结果表明,若用σt表示岩石的应力抗拉强度,则σt随围压的增加而减少,并由低围压时的拉应力逐渐过渡为高围压时的压应力。高围压时,虽然试件已处于三向受压状态,但其破裂仍表现为典型的张性破裂。从另一意义上讲,处于高围压环境中的岩石,其内部不可能存在拉应力,拉应力只在低围压状态中存在。若岩石的应变抗拉强度由εt表示,即使岩石三向受压,张性破裂的εt始终是拉应变,岩石的抗拉强度由应变来表征似乎更合理。εt先随围压的增大而增大,当围压超过某一特征值后,εt反随围压的增大而有所减少。 将上述结果应用于岩体(或地震)破裂,可以证明,当岩体内存在σ_3<μ(σ_1+σ_2)的应力状态时,即使三向受压,岩体照样会出现张性破裂。由此认为,地震的震源也存在着张性破裂的可能。     

水库区应力－孔压耦联分析

基于Ｂｉｏｔ耦联固结理论［１］，推导出二维饱水弹性岩石介质的应力－孔压耦联微分方程，并用有限元法和有限差分法分别对其进行了空间和时间的离散化。     

在围压条件下切口岩石破裂过程的实验研究

本文根据地震的断层说观点在室温、围压600—1,200巴条件下研究了具切口的花岗闪长岩、辉长岩和大理岩试件的破裂发展过程。在连续增加的差应力作用下观测到:切口内部充填的软弱夹层首先发生剪切变形和破裂,接着在切口端部一侧扩展张性裂纹,然后在切口前缘方向扩展剪切裂纹,最后发生贯通试件的剪切和张裂-剪切主破坏。张裂纹扩展长度受到围压的强烈抑制。岩石的切口结构和岩性变化对破裂迹线的空间展布和主破坏机制有重要影响。讨论了实验结果在断层扩展型地震的形成过程及其在预报预测方面的意义     

氯化钠传压介质高温高压岩石变形实验的应力和围压修正

该固体围压介质高温高压岩石变形实验装置的应力和围压修正方法是从长春地质学院岩石变形实验室的三轴实验系统中经过实验总结出来的,简便易行,可应用于同类系统的实验设备。确定了该实验装置采用氯化钠传压介质时氯化钠的传压特性和内部摩擦力的大小,并进一步确定出样品实际所受的围压和应力与表观值间的关系,求出修正量,从而应用于具体的实验研究中     

3 GPa固体传压三轴流变仪实验方法介绍

介绍“3 GPa固体传压三轴流变仪”的结构、性能及其实验方法与用途,阐述在此设备上进行的关于深部(上地幔高温高压条件下)岩石流变特性的实验以及岩石蠕变.应力松驰现象的研究.     

温压条件下岩石破坏前后的力学性质与波速

在温压条件下，对大理岩和砂岩进行了全过程应力应变试验，研究了温压条件对岩石的极限强度，残余强度，剪切破裂角的影响，以及岩石破坏前后的弹性模量与波速的变化。得到了在温压条件下，岩石变形全过程中有关弹性参数和力学性质的变化规律，并进行了简要分析。     

地震主压应力轴分布的分形特征研究

本文通过对全国许多地区大量的小震及中、强地震主压应力轴分布情况的详细研究，发现地震主压应力轴的分布具有分形结构特征，并满足幂函数关系式ｌｇＮ＝ａ＋ｂＪ，其特征值ｂ与分数维大致成反比，无标度区约为２°－８°。中强以上地震的前震序列的地震主压应力轴分布的特征值似乎明显比小震群活动的地震主压应力轴分布的特征值大。     

高温高压下蒙脱石显微变形与力学性质的研究

通过研究高温高压条件下蒙脱石的变形特征和机制,着重阐述了蒙脱石的显微变形特征与温度压力之间的关系,以及对应力-应变的影响。研究表明,在围压为200M Pa条件下,温度升高将导致蒙脱石的变形增大。对相同应变量所需的差异应力则随温度上升而下降。但是,当温度>500℃时,相同应变量所需差异应力较300℃时显著增大,其屈服强度和变形模量在T≥500℃,σ≥300MPa时均因脱水明显增大。蒙脱石在高温高压下均为渐进失稳     

高温高压下红河断裂带断层泥力学性质的研究

断层泥在室温高压下的应力-应变曲线呈非线性、线性等阶段性变形,在高温高压下则呈非线性变形,两者均表现出渐进破坏。含水量、矿物成分和温压条件对变形特征和破坏强度有重要影响。曲线的初始弹性模量小于有效弹性模量。断层泥在温度T≥400℃和σ_3≥300MPa时发生岩化,据此岩化温压条件可估计出未岩化断层泥存在深度将不超过10—15km。由于断层泥具渐进破坏特征,故在高温高压条件下断层泥有利于断层活动呈现稳滑     

The effect of stress on pore pressure in rocks and the mechanism of water table anomaly before earthquakes

Triaxial compressive experiments of porous rock samples were carried out under various confining pressures and initial pore pressures without drainage; axial strain and pore pressure were observed versus differential stress. The results of such experiments show that pore pressure increases with increase of differential stress at low differential stress; pore pressure decreases with increase of differential stress at medium and high differential stress. Pore pressure also increases with large amplitude decrease of differential stress at high differential stress. Based on such experiments, it is suggested that water table anomaly before an earthquake reflects the change of differential stress in crustal rocks. The anomalous behavior of water tables in the epicentral and peripheral areas before the great Tangshan earthquake of July 28, 1976 are explained by such suggestion. The Chinese version of this paper appeared in the Chinese edition ofActa Seismologica Sinica,13, 88–95, 1991. This study is supported by the Chinese Joint Seismological Science Foundation. Professor Yongtai Che gave us much help in applying fund support and supplying earthquake case histories.     

应力对岩石中孔隙流体压力的影响和地下水位震前异常变化机理.

在不同的围压和初始孔隙压力作用下,对孔隙岩石试件进行了不排液的三轴压缩试验,观测了轴向应变和孔隙压力随差应力的变化.试验结果表明:在低差应力下,孔隙压力随差应力的增加而增加.在中等和高差应力下孔隙压力随差应力的增加而降低.在高差应力下,孔隙压力也会随差应力的大幅度降低而升高.基于上述试验,假定地下水位的震前异常变化是地壳岩石中差应力变化的反映.根据这种假定解释了唐山大震前震中及外围地区地下水位异常变化的特征.      

固体介质三轴实验中样品半延性—延性变形对应力曲线影响修正

在岩石高温高压三轴变形实验中达到岩石的极限强度之后，岩样的宏观几何变形显著增加，几何变形成为表现应力与真实应力之间出现较大偏 差的主要原因。针对此问题，假定岩样从圆柱体变形成为桶形体，在一些理想假设前提下，给出了高温高压条件下三轴实验中，当试析出现半延性－延性行为时，应力曲线的一种修正方法。     

不同循环荷载作用下软黏土动力特性对比试验研究

研究交通循环荷载作用下路基软黏土的长期沉降和动力力学性质对路基设计具有重要意义。本文通过GDS动三轴实验,研究(不排水条件下)振动波形、排水条件以及动应力比三因素对于软黏土动应变和动孔压的影响。试验结果显示:排水条件对饱和软黏土的动应变和动孔压影响最大,在部分排水条件下动孔压逐渐消散,动应变迅速发展。振动波形对软黏土动应变和动孔压影响较大,单向纯压半正弦波作用下软黏土的动应变和动孔压较容易达到最大值。在较少的振次内动应力比对孔压影响较大,但在归一化的孔压模型中,动应力比对孔压影响较小。通过以上分析,本文建立包含循环振次和纯压因素的孔压增长模型。     

汶川地震区的流变结构与发震高角度逆断层滑动的力学条件

本文利用龙门山地区的地质、地球物理剖面、弹性波速和流变实验数据等,建立了汶川地震相关构造单元的地壳流变结构.川西高原和龙门山构造带的地壳流变结构中存在多个塑性流变层,而四川盆地地壳基本没有出现塑性流变层,这种复杂的流变结构是汶川地震孕育和发生的基础.岩石破裂-黏滑-摩擦实验表明,以二长花岗岩为代表的震源区岩石具有很高的破裂强度和摩擦强度,能够承受极大的差应力和积累巨大的能量,这是高角度逆断层能够滑动和汶川地震强度大的原因之一.高流体压力是高角度逆断层滑动和触发汶川地震的另一个必要条件,而龙门山断层带内可能存在这种比较高的流体压力.     

孕震过程中孔隙压及地下水位变化的数值模拟

地震孕育过程中孕震区内各点的应力应变都将发生变化，介质的物性参数也将改变，因此孔隙压和地下水位随之改变。本文在研究孕震过程中包括扩容和断层蠕变效应在内的应力应变场的基础上，根据应力场与孔隙压场的耦合方程，把孔隙压场随应力场的应力变化定量地计算出来。计算结果表明，孕震过程中孔隙压的变化与应力场变的化的强弱及南的渗透性能等因素相关。孕震过程后期，震源区表现为扩容区并且孔隙压强以负压为主，此结果显示着震     

缩套型高温高压三轴室热应力分析

以８００ＭＰａ高温高压三轴室为例，介绍了简体热应力计算方法和结果。分析讨论了热应力对筒体安全性的影响，指出高温差低载荷是最危险的情况，并提出预防与解决的方法。