应力或热疲劳对花岗岩凯塞效应的影响

对花岗岩进行反复加压和加热来模拟岩石在漫长的地质历史进程中，经受反复多变的应力和热的作用，使岩石内部受损伤，从而导致岩石记忆性能的丧失。用岩石凯塞效应确定岩石曾受过的地应力和热状态时需要排除干扰     

水对高应变率扭剪变形实验中大理岩强度的影响

利用 Kolsky 扭转棒作为实验装置,笔者在常温常压条件下对干燥的和潮湿的大理岩试样进行了一系列的动态简单剪切的实验变形研究,以期了解在高应变率(373-1-1736-1)时岩石中孔隙水对于岩石抗剪强度的影响.结果表明,孔隙水的存在不但没有降低,反而稍微提高了岩石的抗剪强度.结合前人在静态条件下的实验研究资料,笔者认为水对岩石变形的作用机制随应变率的变化而改变.在低应变率(例如:10-9-1)时,水对岩石变形的影响分别表现为压溶作用、应力侵蚀作用和降低有效应力的效应.压溶作用和应力侵蚀作用导致岩石强度的降低;而有效应力的降低则导致岩石强度的相对提高.      

具有孔边裂纹的岩石厚壁筒试件的破裂特征

用五种应力途径对由五种岩石制备的孔边有予裂纹的厚壁筒试件进行实验,研究上述条件下岩石的破裂特征。结果表明:对含径向并贯穿轴向裂纹的试件,其破裂沿裂纹方向,为典型的张开型破裂;含与定直径成45°角并贯穿轴向裂纹的试件,破裂亦呈张开型,其裂面始于裂纹前缘,但却折转约45°角与定直径近于平行;中心含与轴向成45°角的椭圆裂纹试件的破裂,仍沿裂纹面方向,为张开型与滑开型的复合破裂。     

岩石剩余磁化强度的应力效应

为模拟构造应力对岩石剩余磁化强度的影响,本研究对六种不同类型的44块岩样进行了应力实验,发现岩石天然剩磁随应力的变化规律比迄今所估计的要复杂得多.作者指出,这些变化可归属于三种类型:在弱不可逆的Ⅰ型效应中,剩磁随应力呈现规则的减小,应力解除后剩磁部分恢复;而在强不可逆的Ⅱ型效应中,应力去除后剩磁大部不恢复;在Ⅲ型效应中,剩磁随应力呈极不规律的变化.进一步的岩石磁学分析表明,不同应力效应的重要原因,在于天然剩磁中的粘滞剩磁的比例不同,微观上取决于磁性矿物成分及其磁畴状态等因素.因此,不能用单一的岩石压磁模式来解释地震压磁效应,须考虑各震源区的不同岩石组成.      

断层带破裂过程与声发射特点的实验研究

本文从破裂特点、声发射特点及应力位移曲线方面讨论了软弱夹层与主压应力轴交角对断层带活动的影响。实验证明,当交角大于45°时破裂分为三阶段;主震前在断层带及其附近有大量前震,并且沿断层两盘发生较明显的位移,但交角小于45°时则没有     

应力诱导饱和流体岩石弹性波各向异性

各向同性岩石中裂隙随机分布,施加单轴方向的压应力后,与压应力方向垂直的缝隙会优先闭合.应力作用下裂隙的闭合导致岩石呈现出横向各向异性的特征,进而影响弹性波的传播特征.前人对干燥岩石中应力引起的弹性波速度各向异性开展了大量研究,但未考虑充填流体对于应力诱导各向异性和弹性波传播的影响.弹性波通过应力作用的岩石时会诱导微孔隙结构上的"挤喷流"效应,从而造成弹性波显著的频散和衰减.在本文中,我们分析应力诱导各向异性岩石中挤喷流对弹性波传播的影响.利用硬币型裂隙模型,同时考虑挤喷流和应力诱导各向异性的影响,我们建立了应力作用下含流体岩石各向异性模型.基于本文的模型,我们研究了裂隙介质中单轴应力和充填流体对弹性波传播的影响.我们的模型成功预测了弹性波速度随应力的增加,同时表明了挤喷流造成纵波的各向异性频散更显著.     

岩石失稳破裂前激发极化效应的初步研究

本文介绍了在压应力作用下观测岩石失稳破裂前激发极化效应的实验方法和主要结果。重点研究了沉积砂岩、矿化灰岩和部分橄榄岩的激发极化特征及其变化规律,讨论了岩石的脆柔性质与破裂前兆的关系。实验结果表明:(1)在压应力作用下,岩石的激发极化效应十分明显,规律性强,变化幅度大;(2)随着压应力的增大,极化率出现以下降为主的有规律性的变化,其幅度可达百分之几到百分之几十;(3)普遍记录到了岩石失稳破裂前的极化率前兆特征——加速下降和急剧上升,其变化形态与岩石的脆柔性质有关。最后,本文对岩石激发极化压应力效应的机理及其在地震预报研究中的应用作了初步探讨。     

唐山大震前后震区构造应力场的光弹性模拟实验

本文根据唐山震区的地质构造模拟制作光弹模型,以N60°E方向加压进行唐山震前应力场的光弹性模拟实验。用打孔的方法模拟强震的应力释放。实验结果表明:1.在N60°E方向压缩时,唐山—丰南一带、滦县、野鸡坨和卢龙等地区是最大剪应力集中区,与唐山7.8级、滦县7.1级地震及强余震的震中分布基本吻合。说明唐山大震及余震的发生是近东西向压应力场作用的结果。2.当唐山7.8级地震应力释放后,震前具有高应力背景值的其它地区,应力进一步加强。说明唐山地震的发生导致了应力场的重新调整,增强了强余震发震的动力条件。3.实验结果证明,在断裂带两侧、端部或几条断裂的复合部位,其主应力方向与区域应力场的总体方向比较,大致有10°～25°的偏转。强震的应力释放导致震中区附近的主应力方向与震前相比也发生约10°～20°的偏差。     

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。     

岩石声发射Kaiser效应的方向独立性

用双轴加载系统研究了济南辉长岩和房山大理岩的声发射Kaiser效应。实验表明,在较低的应力条件下,两种岩石在不同方向载荷作用下的声发射Kaiser效应互相独立,各自记忆相应方向的应力历史。     

根据水系格局探讨海南岛第四纪构造应力场

利用水系格局分析方法,对海南岛河谷走向进行统计的结果表明,本区第四纪构造应力场的主压应力轴方位为NW294.3±4.3°。这与地震影响场构造效应或震源机制解方法得出本区现代构造应力场的主压应力轴方位为NW300°的数据基本吻合。说明海南岛现代构造应力场与第四纪构造应力场之间具有明显的继承性。     

利用岩石声发射活动性的应力履历效应估计地壳应力

引言 岩石的声发射活动性能够“记忆”岩石所受过的最大应力,这种效应称为凯赛效应。它是Kaiser,J.1953年在金属材料的拉伸试验中首先发现的。后来Goodman(1963)、金川忠等(1977)在岩石压缩试验中也证实了凯赛效应的存在。金川忠等(1978)认为,利用定向钻孔岩芯制备的定向试件声发射活动性的变化,可以确定地壳应力状态。这个应力状态与同一地点的套芯法和水压致裂法原地应力测量结果相比较,有可能估计测量地区应力状态的变化趋势。这对于判断天然断层的稳定性具有十分重要的意义。这个     

不同应力途径下岩石的体积变化

本文介绍了对岩石在不同应力途径下的体积变化进行的实验研究。主要的应力途径有三种,并且都是首先把岩石加载到破裂前一定的应力状态,再分别三种类型加载。实验用电阻应变片测量纵向和横向应变以计算体应变。实验表明:同一种岩石在不同应力途径下膨胀效应有显著的不同。文中用辉长岩的实验数据对过密量和超膨胀量进行了估算。研究表明,过密与膨胀是应力途径变化时岩石体积变化的滞后效应。研究了B型实验过密状态出现的条件。从强度80%左右开始减小最小主应力的B型实验明显表现经历过密状态。从低应力状态(强度50%左右)和高应力状态(强度92%以上)开始减小最小应力的B型实验,岩石均未经历过密状态。最后联系地震预报问题进行了简单的讨论     

有效应力对岩石弹性波速的影响

在围压和孔隙压力作用下,对饱和癸烷砂岩弹性波速随有效应力的变化进行了测试,分析了有效应力对岩石波速影响的基本规律,确定了描述波速随有效应力变化数学模型的基本形式,利用Han和Freund的测试数据,进行了有效应力对波速影响的多元非线性回归分析,得出了干燥和饱和水砂岩的波速模型.对波速随有效应力增大的机理、回归参数的物理意义以及岩石波速应力敏感性的影响因素进行了分析,并讨论了回归模型在孔隙度、孔隙压力、地应力和微裂隙反演中的应用.     

结构岩体应力状态与驱动力关系的三维有限单元分析

本文叙述一个既有断裂也有软层的三维有限单元数值计算模型,其中断层面倾角为90°或60°,作用力的大小和方向是变化的。特别着重研究中间主应力σ_2对断层端部的最大剪切应力的影响,也注意到软层的存在与否对整个应力状态和变形特征的作用。数值计算结果与现有的室内、室外实验结果非常相似,从而可以用来探讨复杂的地质体在不同边界条件下的应力分布和变化,以此评价地震发生的地质条件,可为中期地震预报提供线索     

共轭雁行脉列分析

对瑞士赫尔文特推复体的灰岩中的共轭雁行脉列进行了研究。它们可被分成两大类:原生的和叠加的。对其几何形态的研究表明,小脉是同构造的,充填张裂而成的,它是由剪切带运动而派生的次级应力场所引起的。小脉与脉列的夹角一般变化在20°到45°左右,与作用在剪切带上的正应力大小有关。共轭雁行脉列的形成反映了岩石处于脆性到韧性的过渡的变形状态,与一定的形成深度有关。不同世代的脉反映了推复体形成和置位过程中的不同阶段     

应力作用对岩石磁性的影响

应力作用对岩石磁性的影响对于地震磁效应、磁性构造学、下地壳与上地幔物质磁性结构及陨石磁学研究等具有潜在的意义.本文对上世纪50年代以来,有关应力作用下,岩石(或磁性矿物)的磁化率及其各向异性、剩磁、磁滞特征和磁性(高温、低温)转换点等磁性特性的变化特征及影响岩石磁性对应力作用响应特性的主要因素进行了系统地总结.结果表明...     

砂岩变形方式和变形机制的实验研究

在温度为200°—700℃,围压为200—700MPa,恒定应变速率(1×10~(-4)/s)条件下,笔者对长石砂岩和石英砂岩完整的和带预切口的试样进行了变形实验。应力-应变曲线表明,完整砂岩发生了脆性的、脆延性过渡状态的和延性的变形;而带预切口的砂岩在整个实验条件下都发生了稳定摩擦滑动。显微观测表明,岩石变形的主要机制是晶内和穿晶微裂隙的产生和发展。根据实验结果笔者推测,砂岩组成的地壳在地下10km左右的深度有最大破坏强度和摩擦强度;而发育在岩石中的断层的活动一般以稳定摩擦滑动为主。     

利用GPS观测结果研究华北地区现今构造应力场

根据１９９２年和１９９５年两期ＧＰＳ测量结果所获得的位移场和应变场,结合丰富的地质资料,利用有限元方法对华北地区现今构造应力进行了模拟。计算结果表明;华北地区现今构造应力场主压应力方向为ＮＥＥ,其边界力除受ＮＥ５５°－ＳＷ２３５°方向的压应力作用外,同时还受到ＳＥ１２０°－ＮＷ３００°方向的拉张力作用,其中ＮＥ－ＳＷ的压应力量值较大,约为ＳＥ－ＮＷ向拉应力的两倍,这个结果与震源机制解所获得的应力场     

滞弹性衰减特征及其损伤的累积效应

在地铁、高速铁路等基础设施的快速发展下,长期滞弹性微损伤累积效应应引起人们的关注,尤其是对动载和高频效应的关注.本文在频率0.01～1000 Hz、温度-50～200℃内研究了弹性范围内的饱和砂岩、大理岩,在强迫共振、单轴循环加载下的温度和频率的滞弹性行为的弛豫衰减峰.结果显示,弹性模量和波速随温度的升高而下降,且下降梯度比一般岩石的力学实验结果要陡;随着频率提高,弹性模量和波速显著增大,频散效应会加强.该结果反映了在应力诱导下岩石内部微缺陷等微损伤之间的运动和相互作用的微观过程,该过程会导致微结构变化,进而引起微观的位移,产生微损伤;微损伤经历一段时间或很长时间的积累过程,就可能造成疲劳损伤断裂.岩石内部微观结构的非均匀性和矿物晶粒间界等缺陷是最薄弱的部位,在循环应力作用下再次形成新的微裂纹系统,从而加速损伤的积累,引起断裂.除此之外,岩石中多种渠道的残余应力会导致疲劳损伤;振动频率的提高,也会加速岩石的损伤;结合温度升高的综合效应会引起岩石内部微裂纹增长,导致岩石微结构变化并引起微损伤,虽然这是在屈服点以下引发的滞弹性微损伤,但最终它们都将使岩石的品质劣化.