断裂两盘井水位同震响应特征对比分析——以北京八宝山断裂带中段大灰厂两观测井为例

地震常引起分布于断层两盘观测井的水位同震响应动态变化特征不同。而研究断裂两盘观测井同震响应能力、水位变化特征的差异性及其控制因素,有助于揭示断裂带的渗透性演化过程、可深化地下水位对地震响应机理的认识,对于指导地震观测井网布局具有重要意义。本文尝试从北京八宝山断裂带中段（大灰厂）上下两盘井的水位同震响应次数、形态、幅度、记震能力等方面进行对比分析,通过去除趋势项,采用数字滤波求取井孔气压系数,采用Baytap-G程序求取潮汐参数,并反演出7次大地震对大灰厂区两口井所在含水层产生的体应变量,进而判别两盘震前震后渗透性的变化。结果显示,两口井同震响应特征具有明显差异,上盘井对大震的同震响应次数较多、能力较强;这不仅与断裂带起屏蔽作用有关,而且与井所处含水层渗透性呈不同规律变化密切相关。     

易门井数字化水位水温同震响应及其机理探讨

研究了易门地震前兆观测井数字化水位水温观测资料对2004年12月26日印尼8.7级、2008年5月12日汶川8.0级和2011年3月11日日本9.0级大震同震响应特征,探讨其同震响应机理,给出水位水温同震响应的合理解释。表明易门井水位水温同震变化总是水位震荡下降—迅速恢复、水温迅速下降—缓慢恢复,形态相似。与观测井所在的地质构造、井深以及探头深度密切相关。     

莆田六中浅水井水位映震能力分析

十几年的观测实践表明,虽然莆田六中的浅水井不能像深水井那样记录到固体潮和水震波,但是由于它位于地质构造的特殊部位,处在若干条大小断裂带的交汇处或其邻近地区,也必为地应力变化聚合的“敏感部位”。我们通过对该井水位变化的资料进行了分析研究,去伪存真,获取到了井水位震前异常变化的震兆信息,并成功地进行了闽台地区的地震预报的尝试,这说明该井水位的异常变化对闽台地区的地震具有一定的映震能力,本文将对其进行浅析和探讨。     

气压对观测井水位的影响及校正方法

地下水监测能为有效管理地下水资源提供重要信息。大气压力对观测井水位有着重要影响,正确地分析这种影响可以有效判别地下水的流向,判断含水层的性质、识别井筒存储效应（well bore storage effects）和井薄壁效应(well skin effects), 计算包气带中空气的扩散度等。随着现代化监测仪器的推广使用,高质量的监测数据为分析气压对观测井水位的影响提供了基础和保障。系统分析了不同类型含水层中井水位对大气压力的响应模式,并对校正气压对水位影响的方法进行了分析和讨论。最后,以北京平原区两口监测井为例,运用多元回归反卷积方法分析了气压对井水位的影响,并对井水位进行校正。结果表明该方法能有效地分析和校正观测井水位中的气压影响。     

地下水化学组分存在形式的计算及其意义

地下水化学组分形式的定量研究是水岩作用模拟计算的基础,本文系统地介绍了利用化学热力学平衡理论定量计算化学组分形式的理论与方法,并石家庄平原地下水中化学组分形式的分布,结果表明,构成地下水化学组分形式主要为络阴离子和单一离子,但ＣａＳＯ＾０４,ＭｇＳＯ＾０４和ＣａＣＨＯ＾＋３是地下水化学组成不可忽视的络合形式,这些络合组分随着ＴＤＳ和ＳＯ＾２－４总量的升高上游到下民占比例逐渐升高,络合形式的存在不仅     

地下水观测井水位自动化监测合理配置研究

自动化监测仪在地下水水位监测中已经广泛应用,但数据冗余、经费限制、资源不合理利用等问题使人们必须重视自动监测仪器采样间隔的科学性.本文采用时间序列分析方法,建立采样间隔与监测精度间的关系,得出华北平原地下水监测点大致分成三类:采样间隔不宜过小,人工监测宜能满足;采样间隔、监测手段宜因需调整;采样间隔很小,宜采用自动化监测.     

基于GPS监测芦山MS 7.0级地震同震位移

高精度GPS测量是研究现今地壳运动和地壳形变的重要手段之一。2013年4月20日,龙门山断裂带南段芦山地区（30.3°N,103.0°E）发生了MS 7.0级地震。震后的野外考察表明,芦山地震在震中区没有形成具有构造地质意义的地震地表破裂带。文中根据震中附近监测站（BXB： 30.48°N,102.71°E和BXN：30.26°N,102.84°E）资料,通过对震前、震后的GPS监测数据反演、分析,推断芦山4·20地震发生机理为逆冲错动型地震。GPS监测结果显示,震区的同震位移量为：断裂北侧测站BXB即断层西北盘（上盘）东向同震位移量为34.0 mm,北向同震位移量为-28.2 mm,垂向抬升10.3 mm;断裂南侧测站BXN即断层东南盘（下盘）东向同震位移量为-45.5 mm,北向同震位移量为-25.9 mm,垂向同震位移下沉为67.8 mm。芦山4·20地震使得断层南北向缩短3～6 mm,水平错动位移78～82 mm,断裂垂向错动75～80 mm。     

山西庞庞塔矿地下水化学特征及含水层间水力联系分析

依据矿区补勘钻孔抽水取得的水质化验资料,重点对影响煤层开采的奥陶系中统石灰岩岩溶裂隙含水层和太原组灰岩岩溶裂隙含水层进行了水化学特征分析,结果发现,奥陶系峰峰组含水层中SO42-离子含量普遍较高,大部分地段高于HCO3-离子含量,阳离子以Ca2+和Mg2+离子为主,水化学类型以SO4-Ca· Mg型为主;上马家沟组含水层SO42-离子含量较峰峰组岩溶裂隙水明显下降.根据各钻孔水质化验的主要离子成分、矿化度、总硬度及水化学类型进行各含水层间的水力联系分析,认为峰峰组含水层与上马家沟组含水层、太灰含水层与奥灰含水层水力联系均较弱.该研究可为矿井开采中开展水害防治提供参考.     

吉力湖西地下水赋存条件及动态变化特征研究

以新疆和什托洛盖煤田吉力湖西地下水系统为分析对象,对研究区地下水的形成及赋存条件、含水层特征、地下水水位及化学动态变化特征进行分析,研究结果可知:(1)吉力湖西地下水系统整体呈不规则矩形分布,总体受降雨、蒸发等因素影响较大.地下水赋存量变化幅度较大,开采稳定性不高,水质较差,开发价值低.(2)从布设的50处监测站长期观...     

基于GPS监测的芦山地震周围地区同震位移与运动速度

通过对2013年"4.20"四川芦山地震前后GPS观测数据的处理,得到地震周围地区GPS测站同震位移及速度矢量场。GPS测站同震位移大小为5.09~51.05mm,平均为14.18mm;GPS测站运动速度为2.64~52.37mm/a,平均为18.89mm/a。利用断裂两侧GPS测站速度矢量差得到了龙门山断裂带南段次级断裂的运动速度,龙门山断裂带南段的后山断裂、中央断裂、前山断裂运动速度大小分别为49.66 ±3.90mm/a、79.58 ±3.33mm/a、50.94 ±3.91/a;中央断裂以右旋挤压为主,而后山断裂、前山断裂表现为左旋拉张的特性。综合分析表明,芦山地震是发生在龙门山断裂带南段东南侧的逆冲型地震,发震构造为前山断裂与新津断裂之间的小断层。芦山地震对周围地区的影响不大,主要集中在龙门山断裂带南段及震中附近区域。     

储集层中高压流体引爆强地震的机理——以5.12汶川地震为例

目前产生地震的机制仍以弹性回跳说为主：地震是因为断层错断使岩层的弹性能释放而引发。但越来越多的学者开始质疑,仅断层错断后的弹性能,是否真能达到实际地震所释放的巨大能量。因此,有必要探讨地震初动后破坏性强震的性质及其真正的能量来源。文章根据沉积地层中的储集层及其压力的特点分析得出,储集层内含有大量的高压流体,其压力在一定条件下可以释放出来,产生流体物理爆炸,有可能是强震能量的重要组成部分。通过计算得出,当断层破裂并刺穿面积较大的储集层时,其压力释放所产生的弹性能可以达到震级8.0以上地震所释放的能量;人为的工程活动也可引发小规模的流体压力的释放现象,如钻井时的井喷、水力压裂会诱发有感地震等。同时,文章根据对距离震中较近的地震台的波形及传播射线路径分析认为,强震波动可能不是横波S波,而是涨缩波P波,据此不能排除强震是由爆炸所致。综合汶川地震多个台站记录到的地震波的时间域和频率域特征、地面观测到的爆炸现象、地震后科学钻探获得的岩心等大量直接或间接证据,说明了这种流体爆炸能量释放的可能性。最后,文章提出了地震活动可分为三个阶段：微破裂阶段Ⅰ,该阶段有流体活动,并可产生动电效应,但未触发地震初动;地震初动后的断裂破裂阶段Ⅱ;由流体压力释放产生地震强震阶段Ⅲ。     

基于分裂节点法的地震同震和震后形变数值模拟及其在汶川大地震中的应用

大地震导致的同震及震后效应,对于分析不同地震之间的相互影响及区域地震危险性等有着重要的作用。文中开发了模拟地震同震及震后效应的三维黏弹性有限元程序,通过计算走滑断层震例（概念性模型）引起的同震及震后效应,并与解析/半解析解进行对比,验证了程序的可靠性。同时基于概念性模型,分析了不同介质参数对同震及震后的地表变形的影响。研究表明,地球介质的横向不均匀性对地震同震位移有显著的影响,而中下地壳上地幔的黏度对震后效应起着主要控制作用。最后将该程序应用于青藏高原东缘,计算分析了2008年MW7.9汶川大地震导致的同震及震后库仑应力变化对2013年MW6.6芦山地震及2017年MW6.5九寨沟地震的影响。结果显示,汶川地震导致的库仑应力变化在芦山地震震源附近（0.013 MPa）及九寨沟地震震源附近（0.009 MPa）都为正值,说明汶川地震可能使得两次地震提前发生。     

汶川地震触发平溪村滑坡特征及成因分析

平溪村滑坡是汶川地震触发的高速岩质滑坡,面积为3.7×104m2,体积约65×104m3。滑坡距离映秀—北川发震断裂带中的石坎断层不足500m,在强大地震力作用下,滑坡滑动面陡峭、粗糙,与重力作用下呈圆弧、平滑的滑面迥异。地震触发的滑坡可分为三个阶段:①震动拉裂阶段;②摩擦阻力降低、"锁固段"剪断阶段;③滑体溃滑,高速流动堆积阶段。然后结合结构面的力学分析,通过数值模拟对地震作用下的应力变化和震裂机制进行了初步分析。     

地震作用下西藏易贡滑坡动力响应特征分析

西藏雅鲁藏布江大峡谷地区是地震滑坡的高易发区,发生过多期地震滑坡。以西藏易贡滑坡为例,运用FLAC3D有限差分方法,对滑坡所在山体进行频响特征分析,并以此为基础对其地震波作用下的放大效应开展研究,最后对近场强震条件下山顶潜在崩滑体稳定性进行预测。研究结果发现:易贡山体整体卓越频率处于较低值,山顶卓越频率主要集中在1 Hz以下、山顶两侧卓越频率在2~6 Hz之间;在地震波作用下,易贡山体顶部及两侧出现不同程度放大,山体内部沿高度向上呈先增后减、进而再次增大的变化趋势,其计算结果与频响特征分析结果基本一致;静力条件下,潜在崩滑体基本保持稳定,其安全系数为1.27,但地震作用下的计算结果却表明其发生了失稳破坏;在考虑水平向和竖向加速度同时输入的近场强震条件下,崩滑体稳定程度将进一步下降,因此需加强近场强震条件下山体的风险分析及预测。      

基于沉积物物质来源的地下水化学特征分析:以北京市平原区为例

沉积物物质来源不同,其沉积环境和沉积特征不同,其地球化学特征、水动力体系和地下水循环响应不同。文中以北京市平原区为例,通过沉积物物质来源分析,研究浅层地下水化学分布特征。首先根据地下水系统分区进行取样和实验,采用矿物组合、风化强度及相关分析等多种方法综合分析北京市平原区沉积物的物质来源及其组合特征,多种方法分析结论一致,即北京平原区的主要物质来源:一是流经燕山山地花岗岩变质岩区的潮白河系统,一是流经西山山地石灰岩区的永定河系统;而两系统中、下部是多期物源多层交叠、纵横交错沉积形成的。其次在物源分析基础上通过水质分析研究两系统剖面上地下水水化学特征,即两系统剖面地下水化学类型主要为HCO3--Ca.Mg型水;但永定河系统的溶解性总固体、阴阳离子浓度均大于潮白河系统,这与两剖面所在系统物源分析的结果相吻合,即分析结果表明物源的沉积环境及沉积组合特征决定了系统的地下水化学特征。     

地震型砾岩崩塌体运动学特征分析

汶川地震在工程区诱发了大量的崩塌灾害,提供了大量的"天然崩塌试验"现象。本文以汶川地震诱发的都江堰青城后山红岩度假区的大型砾岩崩塌体作为研究对象,主要分析了它的运动学特征。通过测量获得崩塌体最大位移块石运移边界角(reach of angle)。结合现场调查和数值模拟,得出坡体植被及人工构筑物的遮挡作用是导致研究对象运移边界角数值偏大的主要因素。统计该崩塌堆积体沿沟谷延伸方向的块石分布情况,并分析沟谷拐点处块石大小比例及各大小块石数占统计区相应大小块石总数的比例。得出大块石(>1m3)在滚落过程中,平均约有总数量的1/4被截留在了拐点处。作者认为,充分分析自然力作用下的典型崩塌体的分布及运移等特征对于崩塌的运动学研究及人类的防灾减灾工程具有重要的参考和指导。     

Geological and geomorphological characteristics of landslides triggered by the 2004 Mid Niigta prefecture earthquake in Japan

The 2004 Mid Niigta prefecture earthquake (M_JMA 6.8) triggered more than one thousand landslides in the Miocene to Quaternary sedimentary rocks in Japan. The most common landslides were shallow disrupted landslides on steep slopes, which has been common in many previous disastrous earthquakes in the world. The Mid Niigta prefecture earthquake also triggered more than one hundred deep landslides, providing valuable information on the conditions for their occurrence. A field investigation and the interpretation of aerial photographs taken before and after the earthquake suggest that reactivation of existing landslides and undercutting of slopes are the most important factors for deep landslides to be triggered by earthquakes. In addition, planar sliding surfaces seem to be essential for the generation of catastrophic landslides triggered by this earthquake. Planar bedding–parallel sliding surfaces were formed at the boundary between the overlying permeable sandstone and underlying siltstone or along the bedding planes of alternating beds of sandstone and siltstone. Sliding surfaces along the slope-parallel oxidation front were formed in the area of black mudstone. New landslides (rockslide-avalanches) occurred with the sliding surfaces in a several-cm thick tuff interbedded in siltstone. One rockslide-avalanche occurred on a slope where buckling deformation preceded the earthquake. Gentle valley bottom sediments were mobilized in many locations, probably because they were saturated and partial liquefaction had occurred due to the earthquake shaking.     

地震作用下含水平软弱夹层斜坡动力响应特性研究

基于相似性理论,设计并完成了2个含不同厚度水平软弱夹层的岩质斜坡。试验模型高度、长度、宽度分别为1.80、1.65、1.50 m,坡角约60°,软弱夹层厚分别为3、15 cm。输入不同类型、激励方向、频率和振幅的地震波,利用大型振动台试验中传感器记录的数据和正交试验,研究了斜坡的加速度响应特征及其影响因素。试验结果表明:斜坡动力加速度放大系数分布存在明显的坡内高程效应和坡面的非线性趋表效应。斜坡水平向坡面放大系数随斜坡高程增加呈波动性增大,薄夹层斜坡中、上部表现更为明显。竖直向坡面放大系数因软弱夹层厚度而异,薄夹层斜坡局部减小后增大,最大放大值出现在坡肩位置,而厚夹层斜坡最大放大值出现在软弱夹层底部。同等强度地震力激励下,坡内竖直向放大系数不及水平向,约为0.75倍。坡面上,水平和竖直向放大系数的相对大小与高程有关。软弱夹层以下,竖向放大系数大于水平向,夹层以上则相反。软弱夹层对斜坡动力响应的影响也因激励方向不同而有所区别,对水平向动力响应有一定的放大作用,而对竖直向动力响应则是吸收减弱。斜坡动力响应所选因素的影响大小顺序依次为斜坡高程、坡体位置、软弱夹层厚度、激励振幅、加载波形、激励方向,其中斜坡高程、坡体位置以及软弱夹层厚度对斜坡动力响应具有显著性影响。     

Source characteristics of long runout rock avalanches triggered by the 2008 Wenchuan earthquake,China

The May 12, 2008 Wenchuan, China Earthquake which measured M_w = 8.3 according to Chinese Earthquake Administration – CEA (M_w = 7.9 according to the USGS) directly triggered many landslides, which caused about 20,000 deaths, a quarter of the total. Rock avalanches were among the most destructive landslides triggered by this seismic event, and have killed more people than any other type of landslide in this earthquake. The Donghekou rock avalanche, one example of a catastrophic avalanche triggered by the Wenchuan earthquake, occurred in Qingchuan and buried one primary school and 184 houses, resulting in more than 780 deaths, and in addition, caused the formation of two landslide dams, which formed barrier lakes.Combining aerial images (resolution of 0.5 m) with field investigations, this paper lists some parameters of 66 cases in one table, and details source characteristics of six typical cases. It has been found that most of the long runout rock avalanches have source areas with high relief and steep inclination, causing the debris in the travel courses to accelerate. There was also a large amount of saturated Holocene-age loose deposits formed by a river or gully that existed in the travel courses. Comparison studies indicate that saturated Holocene loose deposits in the travel courses could be the most important factor for the causes of the long runout characteristic of the rock avalanches especially when they traveled over gentle or even flat ground surfaces.Furthermore, the relationships among the relief slope gradient, runout and covered area are investigated, and a threshold line for predicting the maximum horizontal runout distance under certain change in elevation is presented.