不同距离力源作用下脆性破裂的稳定性和止裂

根据断裂力学的原理, 提出了脆性破裂的止裂准则, 给出了最小止裂方程. 利用Erdogan的集中力的零频Green函数解, 分析了点力和简单分布力的位置对脆性破裂的稳定性和止裂的作用, 给出了若干典型条件下临界载荷、 失稳边界线、 止裂点的计算结果. 近距离力源引起的稳定性破裂, 对于解释一些蠕裂和构造的形成是有意义的; 不同距离力源引起的失稳破裂, 对于解释不同震级地震的发生和停止是有意义的. 强地震的发生有可能是远场力与近场力各种复合作用的结果. 本文的结果对于认识诱发地震的力学机制也有重要意义.      

从汶川地震看震前的“微破裂波”

根据对包括汶川大地震等一些实测资料的分析,并借用断裂力学和断裂物理的概念,可以认为存在一种震前出现的“微破裂波”。即,震前地层中发生的“微破裂”过程可以产生“微破裂波”。由于破裂过程的微观复杂性,微破裂波中有电磁波、声波和重力波等不同成分,而且有频率覆盖范围宽、信号相对较弱等特点。微破裂波一般都产生于主破裂之前约1～10天之内。只要有合适的有着足够高灵敏度和足够宽的频率响应能方的仪器系统,就可能探测到微破裂波,也就获取了一种重要的有临震预警意义的信息。     

澜沧与大同地震序列破裂特征的差异

对1988年11月澜沧7.6级地震序列和1989年10月大同6.1级地震序列,从几个较大地震和大量中小地震的震源机制、震中分布、等烈度线、发震构造等几方面的资料,对比分析两序列内大小地震的群体破裂行为及其组合关系,发现两者之间存在明显的差别。因此推测澜沧地震序列主要是发生在3条先存断裂面上的继承性破裂,大同地震序列则具有新生性的体破裂特征     

黑吉蒙交界地区小震活动图像与附近中强震关系浅析

主要研究1970年以来东北地区历次中强震前,黑吉蒙交界地区小震活动图像特征,结果发现该区的小震活动集中与否对发生在嫩江断裂两侧的中强震有一定的指示意义,并结合地质构造和部分学者的研究成果对本研究结果进行了初步分析。     

基于震例探讨大地震的物理机制

查明大地震物理机制对地震预测和防震减灾具有重要意义.本文评述了当前主流地震机制假说,指出用于描述浅源地震机制的弹性回跳说和粘滑说存在诸多缺陷;前人提出的脱水致裂、相变失稳、剪切熔融和反裂隙断层作用等中-深源地震机制假说,均存在与观测事实不符的情况.本文简要介绍了近些年我们发展的孕震断层多锁固段脆性破裂理论,指出断层运动导致锁固段累进性破裂发生地震,称锁固段在体积膨胀点和峰值强度点发生的显著地震为标志性地震事件.震例分析表明,浅源、中源、深源及其混合型地震区标志性地震事件的孕育规律均遵循该理论.进一步的讨论指出,弹性回跳说和粘滑说均隐含着断层面上存在锁固段的假设;深源地震震源体具有发生脆性破裂的环境条件;该理论能合理解释地震应力降远小于室内岩石破裂应力降、热流佯谬和自组织临界性这些难点问题.这充分说明,大地震物理机制均可统一解释为锁固段脆性破裂.     

非穿透裂纹平板试件三维破裂的实验研究

在研究地震孕育及震源破裂的问题时,用三维破裂来模拟地震破裂过程,比二维破裂与实际更加接近。我们设计了一组实验,采用几种不同的材料（玻璃、有机玻璃和大理石等）做成平板试件,在其中心预制非穿透裂纹,并在单轴压下进行了实验研究。 实验结果表明,非穿透裂纹与穿透裂纹的扩展情况有质的差别。非穿透裂纹的扩展并不沿原裂纹面延伸,而是沿裂纹前缘扩展出许多裂纹面,每一个破裂面都是复杂的扭曲、拐折的曲面。这可能意味着实际地震断层的扩展情况也是极为复杂的。     

Paleotectonic structures and their influence on recent seismo-tectonics in the south Kuril subduction zone

Abstract Bathymetric data from south of Hokkaido obtained during a cruise of R/V Hakuho-Maru are summarized, and their correlation with earthquake occurrence is discussed. There are structural lineations on the seaward slope of the Kuril Trench, oblique to the Kuril Trench axis and parallel to the magnetic lineations in the Pacific plate. The structural lineations comprise horst-grabens generated by normal faulting. This suggests that Cretaceous tectonic structures originating at the spreading centre affect present seismotectonics around the trench axis. The structural-magnetic relation is compared to the case of the Japan Trench. North-east of the surveyed area, there are two major fracture zones (Nosappu Fracture Zone and Iturup Fracture Zone) that divide the oceanic plate into three segments. If the fracture zones (FZ) and the zone of paleo-mechanical weakness, represented by magnetic lineations, can control the direction of normal faults at a trench, the extent of the resulting topographic roughness on the seaward slope of the trench would be different across an FZ because of the differences in ages. By studying recent large earthquakes occurring in the south Kuril region, it is shown that several main-aftershock distributions for large earthquakes in this region are bounded by the Nosappu FZ and the Iturup FZ. Two models (Barrier model and Rebound model) are presented to interpret earthquake occurrence near the south Kuril Islands. The Barrier model explains seismic boundaries seen in several examples for earthquake occurrence in the south Kuril regions. The fracture zone forming the boundary of two segments with different magnetic lineations is also the boundary of two different normal fault systems on their ocean bottom, and the difference in sea-bottom roughness between two normal fault systems should affect the seismic coupling at a plate interface. Due to the difference of seismic coupling, earthquake occurrence is controlled by an FZ and then the FZ acts as a seismic boundary (Barrier model). Existing normal faults created by plate bending of subducting oceanic plate should rebound after its subduction (Rebound model). This rebound of normal faults may cause intraplate earthquakes with a high-angle reverse-fault mechanism such as the 1994 Shikotan Earthquake. The energy released by an intraplate earthquake generated by normal-fault rebounding is not directly related to that of interplate earthquakes such as low-angle thrust earthquakes. It is a reason why large earthquakes occurred in the same region during a relatively short period.     

Fracture Toughness Measurements and Acoustic Emission Activity in Brittle Rocks

Fracture toughness measurements under static loading conditions have been carried out in Barre and Lac du Bonnet granites. An advanced AE technique has been adopted to monitor real-time crack initiation and propagation around the principal crack in these tests to understand the processes of brittle failure under tension and related characteristics of the resulting fracture process zone. The anisotropy of Mode I fracture toughness has been investigated along specific directions. Microcrack density and orientation analysis from thin section studies have shown these characteristics to be the primary cause of the observed variation in fracture toughness, which is seen to vary between 1.14 MPa.(m)^1/2 and 1.89 MPa.(m)^1/2 in Barre granite. The latter value represents the case in which the crack is propagated at right angles to the main set of microcracks. The creation of a significant fracture process zone surrounding the propagating main crack has been confirmed. Real-time imaging of the fracture process and formation of fracture process zone by AE techniques yielded results in very good agreement with those obtained by direct optical analysis.     

钢框架结构的震害及其原因

在美国的北岭地震和日本的阪神地震中,钢框架结构发生的震害引起了各国学者注意。震害主要发生在梁柱焊接节点处。在阪神地震中还发生了钢柱的脆断和柱脚的破坏。结合各国学者的研究,对北岭和阪神地震震害进行比较,分析震害发生的原因。     

山西历史地震引起的黄土灾害的分布特征

在收集、整理山西省历史地震黄土灾害资料的基础上，划分了黄土灾害的类型，总结了山西省历史地震所引起的崩塌、砂土液化、震陷和地裂的分布特征，分析了历史地震引起的黄土灾害与地震强度的关系，并对未来可能引起滑坡、崩塌、地裂和砂土液化等黄土灾害的地区进行了预测。     

Experimental Research on the Low Frequency Wave That Radiates into the Air before the Failure of Rock

INTRODUCTIONThephenomenonof“quiescence”beforestrongearthquakeshaswidelybeenaccepted .However,isitreallyquietbeforeanearthquake ?Accordingtorecordsfromshortperiodseismographs,itis“quiet”beforeearthquake ,butaccordingtotherecordsofbroadbandseismograph ,thismaynotbetrue .Thekeytothismatterishowtogetreliableinformation .Earlyinthe 1 970’s,manyseismologiststhoughtthattheultra lowfrequencywaveformrecordedbybroadbandseismometersbeforeearthquakescamefromfore sliporslow extending (Rikitake ,…     

唐山地震的破裂过程及其力学分析

由 P 波初动符号资料在 DJS-6机上计算了主震及17个较大余震的断层面解,并按照有限移动源模式测定了主震及三个最大余震的震源参数.主震是发生在一个近似直立的右旋走滑断层上,走向 N30°E,破裂方式为不对称的双侧破裂,以2.7公里/秒的平均速度向北东传播70公里,向南西传播45公里.测定的主震震源参数例如平均位错136厘米,地震矩1.24×1027达因·厘米,应力降12巴等.大多数M_L>5.0的余震是发生在主破裂面附近及主破裂面两端的扩展分支上,该扩展分支位于膨胀符号区并与主破裂偏离80°左右.较大余震的多数亦集中在这两个扩展分支上.本文试图从理论上分析这种断裂扩展的力学特征.对于脆性材料的复合变形情形,破裂不再沿原来平面扩展,而是与原来平面偏离一个角度的另一面内扩展.并提出一个力学模型,计算了断层扩展角,计算结果与观测事实比较吻合.根据以上结果,本文讨论了唐山地震特点及发生的力学条件,认为唐山地震不同于发生在大断层上能用粘滑机制解释的那类地震,它和海城地震类似的是,除水平应力场作用外,还可能有地下物质的变迁,由于这种变迁使局部地壳受到垂直力.它和海城地震不同的是,它发生在一个比较均匀的脆性介质内,因而能够积累能量发生大震而没有前震.      

平面应变双轴压缩岩样剪应力异常及破坏过程模拟

利用FLAC,模拟了双轴压缩岩样的破坏过程及剪应力异常.在峰值强度之前及之后,岩石的本构模型分别取为线弹性及莫尔库仑剪破坏与拉破坏复合的应变软化模型.本文仅分析了3个具有较大应力降的周期的剪应力异常及塑性区分布.在第1及第2周期,剪破坏分别发生在试样的两侧及背景空区内部,前兆明显,地震属于断错型.在第3周期,背景空区之外的新剪切破裂带引起断错型地震;空区内部的老破裂带引起走滑型地震,未观测到前兆.在塑性区边缘,剪应力梯度较高.破裂带位置剪应力值反而较低.尽管在应力-应变曲线的软化阶段之前,不同单元的剪应力表现出千姿百态的复杂形态,但尚有规律可循.若几个单元都位于某条破裂带上,则剪应力的变化可能是同步的,或演变规律类似.鉴于原地复发地震类型可能不同,前兆将有差别.     

岩体裂隙充水后对拐角频率的影响

2002年在浙江温州的珊溪水库发生了一系列水库诱发地震，其拐角频率明显小于同震级的构造地震。本从二相介质理论出发，讨论了水库岩体在扩容、流体渗入饱和和强度弱化过程中波速和波速比的变化以及对拐角频率的影响。根据实验结果，当孔隙度为0．15，岩体弹性模量减小23％时，拐角频率可以减小约29％。由此解释了水库诱发地震拐角频率偏小主要是由裂隙发育和库水渗透扩散使地壳浅部岩体强度弱化引起的。因此拐角频率可以作为区别两的一个依据。     

地震前长周期事件的研究——历史与现状

自20世纪60年代以来,已经积累了许多地震前长周期事件的观测资料。这些长周期事件可以被很多不同的观测系统记录到,如跨断层形变、超低频电磁异常、次声波异常、井下低频导波、井水水位等。理论上对地震前长周期事件已给出了许多论证,例如,震前的断层蠕动、静地震与慢地震、断层的断裂预扩展和地震成核等。解决震前长周期事件的地面可测性,对突破“震前平静”带来的短临预测的困惑会起到举足轻重的作用。目前的主要问题是缺乏网络化的系统观测和对物理机制的研究。     

鲜水河断裂带跨断层形变测量及其地震学意义

通过对鲜水河断裂带多年跨断层形变测量资料的分析，揭示出鲜水河断裂带不同部位的形变特征，断裂带破裂区表现为较高速率的蠕滑运动，其运动速率又以极震区为中心向两侧衰减，“闭锁区”则具有运动停滞的特点，并有明显的分段性。断层形变的特殊形态还与地震有一定的关系，如每当形变出现“Ｖ”（或倒“Ｖ”）字型时，会有中小地震对应；断层扭动反向与变化也与地震有关     

典型构造微破裂集结的实验研究

通过大理岩破裂实验,考察了典型构造中微裂纹的演化、集结的过程和特征．根据损伤理论,分析了构造对微破裂演化的控制作用．根据微破裂集结临界条件的相似原理,认为这些特征可以类推到公里尺度,它们有助于解释地震中短期阶段的前震或广义前震分布,作为地震前兆的一次效应．其它物理效应为二次或三次效应．微破裂集结时局部密度突然加大,有助于解释部分前兆记录突跳现象．非集结部分出现部分微裂纹愈合,密度反向变化,有助于解释一些前兆记录在短临阶段记录中出现反向的现象．考察了不同构造的不同部位微破裂萌生和演化的范围差异,这些差异有助于解释不同地质构造孕震区域的孕震过程,从而可解释板缘和板内地震前兆记录的差异．这种差异可能被不同观点学者分别引用,以论证地震是否有前兆记录的问题．然而,在考察不同地区的前兆记录时,必须注意不同地区的地质背景．      

三维脆性破裂的拉应力判据

用线弹性断裂力学对连续介质中三维裂纹(K_Ⅲ≠0)破裂的拉应力断裂准则提出了补充性假说和相应的计算方法（第一主微分面定点法）。对于给定应力强度因子K_i（i=Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ）的裂纹问题,从理论上给出了初始破裂面完整形式的解析表示或数值计算结果。推导结果是,三维拉张破裂的初始破裂面是以破裂点为顶点的广角锥面,跨在原始裂纹面的前缘,它的外缘为螺旋线,锥面的每一条母线都与过该线的第一主微分面重合。大量的这样的初始破裂面叠错密接,互不相交。推算的结果与已有的三锥破裂实验结果基本符合。把补充后的拉应力判据和最大拉应力理论相比较,发现在应力分量只保留奇异项的情况下,这两种判据是等价的;但如果对应力分量作零阶项修正,则两种判据只在三维(K_Ⅲ≠0)问题中等价,在二维(K_Ⅲ=0)问题中不完全等价。     

京西北地区地震重定位分析

利用双差地震定位方法,针对京西北地区(39.5°—41.5°N,113.5°—116.5°E)2008—2016年记录的地震进行重新定位,最终得到1819次地震精定位结果。分析表明:地震密集区域多集中分布在NE和NW向断裂交汇区域,成条带的地震走向更加清晰,成簇性地震分布更加收敛,体现了断裂对震中分布具有较强的控制作用;震源深度优势分布主要集中在4—14 km范围,表明京西北地区地震主要发生在的中上地壳;震源深度剖面显示,在不同的地震密集区,孕震深度有一定差别,揭示了断裂的深部展布特征,反映了一些地区深部发震构造的复杂性。