海潮负荷引起的弹性潮汐形变解

1.计算方法根据自由振荡理论,质量负荷作用下的地球形变平衡方程形式为■式中u和v表示球坐标系中r和θ方向的位移量,ρ_0=ρ_0(r)、g_0=g_0(r)为形变前的地球密度场和引力加速度,ψ为质量附加扰动位ψ_1和直接作用于地球的扰动位ψ_2之和,(?)为体胀系数,λ(r)、μ(r)、e_(?)(?)、e_(?)(?)、e_(?)(?)和e_φφ分别为拉梅常数和应变分量。扰动位ψ满足泊松方程     

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。     

单轴压缩土样剪切带内、外主应变轴偏转角统计分析

根据单轴压缩低液限黏土试样纵向应变较高时清晰剪切带内最大剪切应变(由数字图像相关方法获得)高值点位置布置曲折测线,并在曲折测线两侧布置平直测线,对测线上主应变轴偏转角和最大剪切应变进行了统计分析.研究发现,随着纵向应变的增加,对于根据左旋剪切带布置的曲折测线,主应变轴偏转角正值(逆时针偏转)所占比例呈增加趋势或保持不变,对于根据右旋剪切带布置的曲折测线,主应变轴偏转角正值所占比例呈减小趋势;对于根据左旋剪切带布置的平直测线,主应变轴偏转角正值所占比例呈减小趋势,对于根据右旋剪切带布置的平直测线,主应变轴偏转角正值所占比例呈增加趋势;当微裂纹刚出现时,右旋剪切带内主应变轴偏转角以负值(顺时针偏转)为主,而左旋剪切带内主应变轴偏转角以正值为主,剪切带两侧附近大部分区域主应变轴偏转方向与剪切带内的相反;剪切带内主应变轴偏转角的高峰和低谷通常与最大剪切应变的高峰或低谷对应或相邻;当较清晰剪切带出现后,剪切带外主应变轴正在偏转方向与剪切带内主应变轴偏转总量方向通常相反.     

真三轴压缩岩样破裂过程中S波尾波波列振幅和卓越频率的变化

我们利用固体传压真三轴压机,50×50×200mm~3大理岩试件,600KC S波探头,分别观测了在等应力压缩和差应力压缩时S波尾波波列振幅和卓越频率衰减系数K和α的变化特征。结果表明:在等应力(σ_1=σ_2=σ_3)压缩时,随着压力的增加,波列振幅和卓越频率衰减系数K、α逐步增大。在差应力(σ_1>σ_2>σ_3)压缩至断裂时,σ_3和σ_2方向的K、α变化各异。当σ_1低于破裂应力σ_(1p)的20%时,两个方向的K、α都随着压力增加。当σ_1大于20%σ_(1p)而继续增加至50%时,K、α大体都保持平稳值,而当σ_1超过60%σ_(1p)时,σ_2方向的K逐步变大,α逐步减小。而σ_3方向的K、α则逐步减小。当出现前兆应力降后,σ_3方向的K、α都回升,接着主破裂来临。破裂后,σ_2方向的K、α增大,而σ_3方向的K、α则减小。同时,波列图清楚地表明,S波最大振幅的变化对K有着重要的影响。     

宽级配砾质土应力路径试验研究

对某土石坝工程的宽级配砾质土进行了三轴等应力比应力路径试验,试验分别模拟了土石坝施工填筑期及蓄水期可能的应力路径,研究了宽级配砾质土在复杂应力状态下的应力应变特性。研究表明,砾质土心墙料在等主应力比和等主应力增量比应力路径作用下,应力应变表现出较好的线性关系;在竣工期,其平均主应力p（或剪应力q）与体应变ε_v及剪应变ε_s的曲线关系都为幂函数形式,ε_v—ε_1、ε_3—ε_1关系均可用线性函数来表示,而在蓄水期,各应力与应变之间的曲线关系则基本上都可以用线性关系来表示。本文研究明确了复杂应力路径下宽级配砾质土的应力应变关系,为建立宽级配砾质土的应力应变本构模型提供了一个重要线索。     

新疆北天山西段构造应力场分析

利用地表构造形迹、地震震源机制解、现代水系展布的优势方向以及激光全息光弹模拟等综合分析方法,研究了北天山西段(东经82°～86°)地壳构造应力场的基本特征。指出,该区构造应力场的主压应力方向为近南北向。通过激光全息光弹实验获得模型的等差线及等和线条纹图,从而求解各点的主张应力σ_1主压应力σ_2和最大剪应力τ_max的相对值并绘制相应的等值线图,结果发现:实验区σ_1值普遍偏低,σ_2值明显偏大,说明本区处于整体受压状态。τ_max值的分布较均匀,仅在一些断裂的交汇部位和端点剪应力值较高。分析结果认为:萨尔萨拉西南、独山子——安集海断裂西端、乌苏林场西南、阿尔夏特一带、婆罗科努达坂东南都是围压很高的剪应力集中区。这些地区易积累大量的应变能而产生突发式剪切破裂和粘滑引起强烈地震,是在地震预报中值得注意的地震危险地段。     

应力作用下层状砂岩电阻率的变化特征

本实验是在室温条件下对兰州河口砂岩进行了单轴加载,在与加载方向平行、垂直和成45°角的方向上观测了电阻率的变化特征。主要的实验结果是: (1)垂直层理加载时电阻率ρ_(?)(平行于加载方向)和ρ_(?)(垂直于加载方向)的变化分为三个阶段:上升—平稳—下降。(2)平行层理加载时电阻率ρ_(?)和ρ的变化表现出明显的各向异性。不论平行或是垂直层理加栽,在与层理面45°角的方向上的电阻率变化均较小。本文还对上述结果进行了定性解释。由于这种砂岩的放大因子较小(10—10~2),所以不适宜做地电台址。     

地表潮汐线应变组合观测的信息提取方法

根据应变花理论,给出了由任意三方向潮汐线应变组合观测确定平面应变状态及提取潮汐面应变、体应变、平面剪切应变信息的方法和公式;特别是,根据潮汐应变理论和实际潮汐线应变的观测事实,利用两潮汐线应变差组合的特征,对地表潮汐剪切应变进行模拟,提出了由地表任意两独立方向潮汐线应变的组合观测确定地表潮汐平面应变状态及提取潮汐面应变、体应变信息的方法和公式,根据波叠加原理,提出了描述组合信息的统一公式,并导出了与之对应的各组合信息的大地系数和附加相位表达式;最后,简要讨论了各组合信息的前兆性物理实质,并得出潮汐线应变差组合观测对地震前兆信息的响应特征完全等价于地表平面内的潮汐剪切应变观测对地震前兆信息的响应特征。     

利用GPS数据探讨北天山东段现今地壳应变场演化特征——重新认识2016年呼图壁MS6.2地震

利用2009—2011、2011—2013、2013—2015年GPS形变资料,借助最小二乘配置方法、位移与应变的偏导关系,计算获得北天山东部应变场的动态演化结果,重新认识北天山东段构造区的现今活动特征,探讨应变场三个周期空间分布特征与2016年呼图壁6.2级地震的内部联系。结果表明:(1)区域地壳运动速率与应变场强度在时间上表现为“弱-强-弱”的变化特征,主应变率以NNW或NNE向的主压应变为主,第一、三周期N-S向主压应变较小,约(1~2)×10^-8/a,第二周期变化显著增强,约(1~6)×10^-8/a,第三周期滑动速率显示北天山东段呈“强[(2.2±0.4) mm/a]-弱(不明显)-强[(3.0±1.0) mm/a]”的右旋走滑特征;(2)地震可能更易发生在面应变率场等值线四象限中心区域或正、负过渡区的高密度梯度带内部,这可能是地震孕育过程中利用GPS资料观测到的形变前兆;(3)强震更易发生在剪应变率(最大剪应变率)的高值区或边缘区;(4)相对于面应变率与最大剪应变率等应变场物理量,主应变率更适用于在块体运动方向与性质上给出解释。     

组合式应变观测仪的设计

提出了两种新型钻孔应变仪的设计，其结构与现有的径向位移式多分量应变仪有所差别。这两种结构的优点为：计算(ε1 ε2)面应变时只涉及一个面应变灵敏系数A，计算(ε1-ε2)、θ时只涉及两个剪应变灵敏系数B1、B2，两者问互不影响，计算结果较为可靠。以应变结构，提出了两个新的工作方案，它们都取消了探头内的机械运动，有助于井下部件力学状态的稳定。新方案采用电法位移标定，用电法调零取代机械调零。     

弹性板块运动模型研究进展

传统板块构造理论认为板块是一个刚体,实际上板块是可变形的.板块内部几年到几十年时间尺度的变形主要是弹性变形,因此应当用弹性模型描述板块运动.推导了板块的弹性运动方程,由空间大地测量新的观测成果建立了菲律宾海、太平洋和澳大利亚板块的弹性运动模型.发现三个板块内部都存在明显的水平形变.板内应变场的空间变化有明显的规律：板块边界附近的应变率最大,从边界向内部逐渐减小;在板块扩散边界附近,主张应变率大于主压应变率,主张应变轴基本上与边界的扩张方向一致;在俯冲边界附近,主压应变率大于主张应变率,主压应变轴基本上与板块的俯冲方向一致;在走滑兼有俯冲性质的边界附近,最大剪应变的方向与边界断裂的走向基本一致.由GPS观测得到的主压应变轴与由震源机制解得到的主压应力轴方向具有很好的一致性.板内的应力－应变场基本上遵循广义胡克定律.     

2017年九寨沟地震序列南北分布不一致的成因分析（英文）

2017年九寨沟地震序列主震北部的余震分布较为分散,而主震南部的余震分布较为平直且集中。本研究基于地震震源机制的水平应变花、面应变和基于区域应变率的适应系数,分析上述不一致的动力学成因,得到以下结论：(1)主震北部具有震源机制的余震中约有三分之一为逆冲型地震,而且由于区域构造主压应变方向与主震北部断层走向垂直,确实也容易促使低倾角断层上逆冲型地震的发生,同时由于主震北部整体震源机制为逆冲型,以及主震北部的地震序列引起的断层运动与板块构造运动的一致性较差等原因,都导致主震北部余震较分散。(2)主震南部具有震源机制的余震中只有1个逆走滑型,但是有30个为走滑型地震,而且区域构造主压应变方向与主震南部断层走向的夹角较大,这使得主震南部断层更容易产生走滑型地震,同时主震南部整体震源机制为走滑型,以及主震南部的地震序列引起的断层运动与板块构造运动的一致性较好等原因,都使得主震南部余震较平直且集中。本研究结果对研究巴颜喀拉东北缘虎牙断裂隐伏断层的活动性及发震性质也有一定意义。     

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     

单轴分级循环加载时冻结粉质黏土的动力特性试验研究

为研究冻结黏土的动力特性,在不同温度(-0.6℃,-1.0℃,-1.5℃)和不同频率(0.5 Hz,1.0 Hz,1.5 Hz,2.0 Hz,3.0 Hz)时开展单轴分级加载试验。结果表明,随动应变幅的增加,温度和加载频率对土的动刚度、阻尼特性和残余应变特性的影响越来越显著;骨干曲线均呈线性变化特征,相同动应变幅时动刚度随温度的降低和频率的增加而增大;阻尼比随动应变幅的增加先增加再逐渐减小,加载末期呈略微增加趋势;相同动应变幅值时阻尼比随温度的降低和频率的增加而减小;同一级荷载下残余应变随循环次数呈线性不断增加,加载级数越高,残余应变增长越快;不同温度和频率时dε_(pd)/dt随动应变幅的增加而增大,相同动应变幅时dε_(pd)/dt随温度的升高和频率的降低而增大。     

青藏高原东缘表土正构烷烃δD高度效应及其分馏值的高程变化

稳定同位素高度计极大地促进了全球较大山体隆升历史的研究,然而,古土壤氢氧同位素古高度计获得的古高度结果一般比通过古生物化石获得的要高得多.因此,需要在不同地区深入评估其现代高度关系及其影响因素,借此探讨稳定同位素古高度重建方法的校正.本研究测定了青藏高原东部东亚季风区龙门山29个表土叶蜡正构烷烃氢同位素值(δD_(wax))、22个土壤水氢同位素值(δD_(sw)),以及贡嘎山47个河水氢同位素值(δD_(rw))、55个泉水的氢同位素值(δD_(springw))和2个水文观测站的夏季降水氢同位素值(δD_(p)).龙门山断面表土δD_(wax)值分布在.160~.219‰(其δD_(wax)高程递减率为.18‰km.1(R2=0.83;p0.0001;n=29),比贡嘎山断面整体上偏正约40‰.气候和水汽来源的区域差异性可能导致了两个地区δD_(rw)值、表土δD_(wax)和ε_(wax)/p值的不同.另外,本研究发现两个断面表土δD_(wax)相对δD_(rw)、δD_(p)和δD_(sw)的分馏值(ε_(wax)/_(rw)、ε_(wax)/p和ε_(wax)/_(sw))整体上随海拔高度的升高而增加(两个断面分别高达34‰和50‰).通过这两个高程断面的表土δD_(wax)、δD_(p)、δD_(rw)(δD_(springw))和δD_(sw)的对比研究,讨论了水汽再循环、冰川融水、蒸散发、植被类型、纬度和山形等因素对ε_(wax)/p值随高程变化的综合影响.因此,在估算高海拔处的古高度时,如果仍然参考有些低海拔处估算的植物的ε_(wax)/p值,那么,以此推导的古降水δD_(p)偏负于实际值,因而高估古高度.     

蠕变与短临预报—前震的又一标志

本文内作者们研究了12次前震系列与43次余震系列的蠕变曲线。得到了日蠕变(不包括主震或最大前震)衰减方程 ε(t)=ε_1t~(-h)式中t是自主震或最大前震发生时刻起算的时间,ε.(t)是时间为t的日蠕变,ε_1为第1天的日蠕变,h是个衰减常数。 结果表明:在一般的情况下对于前震系列h≤1以及对于余震系列h>1。结果对地震预报是重要的。     

张家口地区应变参数变化及其特征研究

根据1988—2009年张家口伸缩仪3方向的线应变资料计算出最大主应变、最大剪应变以及主应变方向等平面应变参数,分析张家口地区的断层特征、张家口伸缩仪观测环境的变化,结合1988—2009年张家口地区Ms≥4.0级以上地震,研究张家口地区应变参数的变化特征。     

新丰江形变三角网位移场的处理

新丰江水库形变三角网测区面积约100平方公里。区内地质构造复杂,多条北东向、北北西向、北西向断裂互相错交。网就在大坝周围地震最集中的地区(图1)。起始边丰_3—丰_8有北东、北西向断裂通过。 三角网共测了17期成果,其每期形变水平位移场由一条物理测距边丰_3—丰_8、一个天文方位角丰_3—丰_8对测,一个参考点丰_3为不动点,按自由网方向权系数间接平差求得。三角网的     

基于四分量钻孔应变的天山中段地区构造应变变化

根据钻孔应变观测理论，利用巴仑台、库米什和小泉沟分量钻孔应变观测数据定量计算测区附近构造应变变化。结果显示，三个台站的最大-最小主应变、面应变和剪应变的应变速率相对恒定，主方向大体不变；巴仑台附近区域受张-压应力相互作用，主压应变方向为N22°W,库米什台附近区域受拉张应力作用，主张应变方向为N8°E;小泉沟台附近区域受压应力作用，主压应变方向约为N46°W;精河M_S6.6地震前巴仑台和小泉沟的应变变化速率明显高于平均水平，均呈现在压缩背景下的应变加速变化异常，可以为应变资料同类异常的识别和判定提供参考。     

多轴压缩下破裂前的声发射特征(英文)

本文叙述大理岩岩样在双轴、三轴压缩至断裂时的声发射变化特征。在一定的加载速率时,若岩样屈服并在出现前兆应力降后产生突发断裂,声发射率随应变的衰减系数h_ε,在主断裂前呈现平稳—下降—回升趋势变化,而声发射事件总数随应变的增长系数h_1、h_2都呈现平稳—上升—回降趋势变化。声发射率,n也呈现平稳—上升—回降趋势变化。而当岩样屈服,并在出现前兆应力降后产生蠕滑断裂,h_εh_2依然与前述变化相同。而h_1,和声发射率n则为平稳—上升而后保持在高(水平)值上并不回降,并且初步论述了O_3,方向压机刚度在大于某一定值时,发生蠕滑断裂,在小于某一定值时,才发生突发断裂。这就为利用地震频度的变化预报地震提供了一种可能的物理依据。