单节理岩体变形与破坏过程中声发射能量的特征及意义

对含石膏夹层的单节理岩体模型单轴下变形破坏过程中的声发射事件全波形能量分析表明，声发射事件能量与变形过程密切相关，其分布反映破裂扩展尺度的分布，事件能量越大，对应破裂尺度越大，反之越小；破裂方式受节理角θ和夹层物质泊松比ν控制，θ小于ａｒｃｔｇ（０。７０７·（１一ν）／ν）时，Ⅱ型破裂为主，声发射能量集中在少数事件上，θ大于ａｒｃｔｇ（０．７０７·（１－ν）／ν）时，以Ⅰ型破裂为主，声发射能量分布相对分散     

循环加载下岩石破裂过程中声发射b值变化特征及意义

1 研究背景 声发射是指岩石在受力过程中发生变形和破裂,其应变能释放所监测到的一种物理现象,而b值是表征地震震级—频度关系的参数,研究人员发现,b值具有非线性特征,且与岩石破裂过程密切相关.因此,利用岩石试件变形破坏过程中产生的声发射事件模拟地震,进而研究不同加载条件下岩石变形破坏过程中的声发射b值变化特征,可用于监测...     

加卸载响应比(LURR)理论的实验研究

利用大尺度岩石试件破坏声发射实验，对加卸载响应比(Load/Unload Response Ratio)理论进行了实验研究。实验采用的加载条件力求能够模拟地下岩石的复杂受力过程。在加载过程中，岩石试件内部出现的损伤用声发射技术进行了记录。实验数据经过分析之后所得的结论与加卸载响应比理论预测的结果相符合。把加卸载响应比值Y的变化情况与声发射事件定位的过程相对比，也可以进一步看出岩石材料内部的损伤发展过程与加卸载响应比Y值的变化具有一致性。而高Y值的异常情况出现，又是在材料发生最终破坏之前，所以，可以用加卸载响应比理论定量地分析岩石试件损伤演化情况，从而对岩石材料的破坏及地震做出预测。实验结果再一次验证了加卸载响应比理论。     

岩石破裂扩展过程中的声发射b值动态特征及意义

利用多道声发射（ＡＥ）采集系统记录了不同构造的岩石试件变形破坏过程中的ＡＥ全波形，由扫描算法求得试件变形全过程的ＡＥｂ值动态曲线；根据变化幅度和演化方式，将ＡＥｂ值曲线分为山脊线状和台阶状两类；经与应力－应变时程曲线及试件破裂特征对比，发现山脊线状和台阶状ＡＥｂ值曲线分别对应于较均匀岩石试件的渐进式稳态破裂扩展和含扁平状非均匀构造岩石试件的突发式失稳破裂扩展，后者的破裂状态及其转变可用破裂相和相变来描述     

地震临界点理论的实验研究

按照临界点理论，在大地震或岩石等脆性材料破坏发生之前能量会加速释放（AER），这种加速过程呈幂律变化（power-law）. 本文通过大尺度岩石破裂声发射实验，对这一临界现象进行了研究. 实验分别采用3种岩石试件，并且实现了不同轴压加载历史以及三轴应力状态；实验利用声发射技术记录了微裂纹产生和扩展时所释放的弹性能（声发射）；实验结果证实了临界点理论，在不同的实验条件下，岩石材料在受压破坏之前弹性能会出现明显的加速释放过程. 本文还对使用AER预测中期地震进行了初步研究.      

岩石非均匀性对地震活动状态影响的数值模拟研究

地震的孕育、发生与震源位置及其岩石力学性质有着密切的联系,本文借助数值模拟方法研究了岩石均质度在岩样变形直至破裂过程中对声发射事件活动状态的影响。数值模拟结果表明,岩石非均匀性对岩样声发射活动状态的时间演化过程有着较大影响,所得结论进一步支持了分区研究强地震前兆异常的必要性。     

单轴压缩下含断层带花岗岩声发射、微震和电荷感应实验

针对岩样在外载荷作用下失稳破坏前有声发射、微震和电荷等信号的异常变化特性,运用声发射、微震和电荷感应等全波形综合监测设备对含断层带花岗岩在单轴压缩下变形破裂过程的信号进行同步监测。结果表明:含断层带花岗岩在弹性变形阶段有明显的声发射、微震和电荷感应同步前兆信号,在试样失稳破坏阶段有同步的声发射、微震和电荷感应大幅值前兆信号。断层带对花岗岩试件强度的影响是显著的,含断层带试件的单轴抗压强度大大降低。随着断层带倾角的减小,试样的单轴抗压强度降低,岩样更容易失稳,失稳破坏的能量也更大。随着断层带倾角的减小,试样变形破裂过程的声发射、微震和电荷感应信号都增多,试样出现同步的前兆信号时的应力降低,在试样失稳破坏阶段声发射、微震和电荷感应前兆信号事件的持续时间都增大。断层带倾角30°时,声发射、微震和电荷感应信号突变性增加,进入危险阶段大大提前,大震级事件也显著增多,在矿井大倾角断层处更为危险。在试样失稳破坏阶段前同步产生密集且大幅值的声发射、微震和电荷感应信号,持续时间较短;在试样失稳破坏阶段同步产生密集且最强的声发射、微震和电荷感应信号,持续时间较长。声发射监测数据能较好地反映岩石的微小破裂情况,对声发射、微震和电荷感应前兆信号相结合分析,可以更准确地获得岩石失稳破坏的前兆信息。     

两种不同粒度花岗岩中的声发射的震源分布分形结构和震源机制解

粗粒稻田花岗岩（平均粒径５ｍｍ）和细粒大岛花岗岩（粒径小于２ｍｍ）样品在三轴压缩实验中产生变形。其声发射（ＡＥ）由２０个传感器进行实时监测。每次实验中，依据观测资料的各向异性速度模型均测到数千个事件。两种岩石的声发射源空间分布具有分形结构。稻田花岗岩和大岛花岗岩的平均分维标度分别为２．３和２．７。两种岩石的声发射源机制差异较大。稻田花岗岩在整个破裂过程中，Ｓ型（源于剪切破裂）占主导地位，而大岛花岗     

线性度方法在前兆观测数据分析处理中的应用

利用空间线性度方法，对前兆场中不同台站，不同学科的前兆观测数据从总体形态上进行综合分析，得到关于描述前兆场的新的特征量ａ（空间线性度）本文给出了空间线性度的具体计算方法，并以华北地区为例，分析处理了区内１９７０～１９９４年部分地电阻率和地下水位观测资料，所得结果表明，新的前兆特征量ａ在中强地震之前一年左右时间内有异常显示。     

不同结构岩石标本声发射b值和频谱的时间扫描及其物理意义

对几种不同结构的岩石标本在变形过程中声发射b值和频谱随时间的变化特征进行了对比研究 ,其中包括完整花岗岩标本、含有天然愈合节理的花岗岩标本、含有拉张型和挤压型雁列式断层以及平直断层的标本等。研究表明 ,声发射b值和频谱的特征不仅会受标本结构的影响 ,而且在同一标本的不同变形阶段也可能表现出不同的特征 ,其机制与变形方式以破裂为主或以摩擦为主有关。当变形以破裂为主时 ,声发射b值和频谱在失稳前会出现明显的下降 ;当变形以摩擦为主时 ,声发射b值和频谱在失稳前变化相对较小 ,且上升或下降均可能出现。实验结果意味着b值和频谱特征作为失稳前兆 ,在不同的构造环境下可能会有不同的特征 ,而强震孕震区内不同断裂构造的存在会造成前兆时空分布的非均匀性     

数字化地震记录波形线性度的分析处理方法及其初步应用

探讨了数字化地震记录P 波初始部分波形线性度的两种分析处理方法,即波形的时间线性度和波形的空间线性度的分析处理方法,并着重介绍了这两种方法在地震预报研究中的初步应用结果.     

大震前地磁场时空间线性度变化的初步研究

把用来分析地震波波形的时间线性度和空间线性度两种方法，应用到地磁资料分析当中，具体分析处理了１９７６年７月２８日唐山Ｍｓ７．８地震和１９８９年１０月１９日大同Ｍｓ６．１地震前后地磁场资料，并对这两次地震前后地磁时空线性度变化情况进行了研究。所得结果表明：①较大地震前地磁场的时空线性度均可能呈现出较明显的下降异常变化，有些在震前回升，②各分量的时空线性度呈现异常的时间基本上同步，并与波速异常发展趋势基本相符。     

论地声序列在短临预报中的应用和意义

本文在研究宝坻地声序列特点的基础上,进一步探讨了地声序列在短临预报中的应用和意义。结果表明,宝坻地声现场观测结果与地震活动性和岩石力学实验结果非常一致。     

震前地声与动物异常关系的研究

本文根据近十年来我国地声观测的某些结果, 分析了地声的时-空分布特点, 并估计了透入基岩面上和水面中的声压.同时与震前动物异常特点, 以及与人和某些动物的听觉和振动感受器的敏感阈值进行了比较.最后, 对唐山余震期间同时段内鱼和地声活动的观察结果, 进行了相关分析.其结果如下:1.地声和动物异常的时-空分布图式基本相似, 并可认为都是临震前兆.2.三级左右地震震中附近地区, 地声透入基岩面上和水面中的声压, 在150——250赫芝频段内, 分别为23——19分贝和90——86分贝.由此可见, 人耳是不可能感觉到的, 但是通常在地面上栖息的猫、狗、雉和穴居的鼠是可能觉察到的, 而骨鳔鱼类可能优先于这些陆生动物觉察到水中的地声信息.同时, 基岩面位移的垂直振幅约为10-7厘米.这虽比某些动物的振动感受器的阈振幅约低3个数量级.但可推测, 在强烈地震前的地面位移的垂直振幅可达到或超过微米量级.这就可能为这些动物的振动感受器觉察到.3.相距约20公里的鱼和地声活动观察点, 同期内的观察结果表明, 它们共同反映了同一地区内的唐山余震活动.同时, 鱼和地声活动的日频度序列之间具有一定的互相关性.     

地震时空丛集程度的度量及震前异常特征初探

从Ｍｏｒｉｓｈｉｔａ空间丛集度出发，定义出其时间丛集度的表达式，并计算了几次大震前空间丛集度Ｊｓ和时间丛集度Ｊｔ的时间扫描曲线。从计算结果分析，无论是空间丛集度Ｊｓ还是时间丛集度Ｊｔ在大震发生前大都会出现高值异常。将Ｊｓ和Ｊｔ做了对比，从而对Ｍｏｒｉｓｈｉｔａ指数的含义进行了探讨，分析了各自的优缺点。结果表明，Ｊｓ和Ｊｔ可以做为一项地震活动性指标引入到地震预报中来     

结构岩体变形、破坏与地震前兆关系的实验研究

本文主要以岩石试件切口在单轴压缩条件下的扩张来模拟大陆内部断层端部扩张型地震的孕育过程。在实验中观测了试件在外力作用下的应力-应变关系、张裂纹和剪切破坏在时间和空间上的扩展顺序,以及由此引起的声发射和纵波走时变化特征。根据实验结果讨论了由断层端部扩展引起地震的前兆——如断层蠕滑、前震迁移路径、地下水和地形变等各类地震前兆上显示的差异性,对于观测前兆和前震区与主震区的相对位置,具有一定的指导意义     

2004年12月26日印尼北苏门答腊以西近海Ms9.0地震与地震的类临界点模型

使用哈佛CMT资料， 研究了2004年12月26日印尼北苏门答腊以西近海MW9.0地震前的长期地震活动. 这次地震前， 在1/4世纪的时间尺度、 1 500 km的空间尺度上， 存在加速矩释放（AMR）现象. 在这一空间尺度范围内，MW9.0地震仍落在分段的幂律分布上. 因此, 从地震的类临界点模型的角度考虑， 对这次特大地震的发生和地震的大小既无预测、 亦无预报的情况， 并非由物理上的ldquo;不可预测性rdquo;所致.      

“弹性回跳”前的微破裂活动与变形序列

本以两承压岩体相互作用系统作为“弹性回跳”地震模型，用损伤力学的方法研究了系统失稳即地震前位移速率、声发射等前兆规律与岩石破裂过程的关系，用差分法在计算机上求得了地震发生过程中的变形与地声序列曲线，研究发现在某些情况下出现地声相对平静是由于两岩体介质中某一介质体破裂而另一个介质体弹性恢复所致。     

声发射技术在岩石力学研究中的应用

随着地震预报研究的开展,岩石力学与地震预报的联系越来越紧密。声发射技术是岩石力学研究中十分重要的工具之一。本文对声发射技术作了简单的介绍,评述了它在岩石力学研究中的应用,介绍了用声发射技术研究地震序列和破裂机制的一些结果。