5°拐折构造变形物理场的实验研究与数值模拟

以实验方法和数值模拟方法研究了含５°拐折的断层在变形过程中物理场的时空演化，结果表明在一次事件序列中拐折部位的声发射往往发生在序列开始时和结束时，震级虽不大，但却有重要意义，在断层错动中拐折部位两侧的断层交替地作为变形主体构造，拐折部位则起了错动阀的作用。     

粘滑失稳及其物理场时空分布的实验研究

摩擦滑动的物理场实验研究表明：（１）能量空间分布的差异是失稳的重要条件，单发型大事件常发生于高能量向低能量的突变带或高能量背景区内的相对低能量区；（２）单发型大事件的孕育过程常常经历若干个能量输入输出循环，产生多个前兆阶段，并在失稳前源区常有一个弱化过程。小震或群发型事件失稳前常常只有一个能量积累与强化的过程，失稳前兆阶段性反映较差；（３）粘滑失稳时断层的位错与声发射的大小未见明显关系     

5°拐折断层在黏滑过程中物理场演化与交替活动的实验研究

在实验室利用96通道应变记录采集系统和分布式多通道瞬态信号采集系统,观测了预切5.拐折断层的标本在变形失稳过程中应变场和声发射事件的时空演化.实验在双轴伺服加载系统上进行.在Y方向按位移控制方式加载,位移速率先后取0.5μm/s、1μm/s、0.5μm/s和0.1μm/s.观测得到:1)标本沿断层发生周期性的黏滑失稳,...     

雁列式断层变形过程中物理场演化的实验研究（一）

在双轴压缩条件下对挤压型和拉张型雁列式断层变形破坏过程中声发射、断层位移及应变场的时空演化进行了实验研究。研究表明，两类雁列式断层具有类似的变形破坏过程，即前期以雁列区的破裂贯通为主，后期以沿断层的滑动为主。但挤压型雁列区内可积累较高的应变能，有较强的应变释放和声发射活动，雁列区对滑动始终起着阻碍作用；而拉张型雁列区内难以产生快速的应变释放和较强的声发射活动，雁列区对后期的滑动也无明显的阻碍作用。两类雁列区贯通所引起的失稳均有明显的前兆，而在随后滑动过程中失稳前兆的出现，取决于断层不同部位或段落之间是否有应变传递     

雁列式断层变形过程中物理场演化的实验研究（二）

在双轴压缩条件下对由挤压型和拉张型雁列式断层组合而成的复杂雁列断层系变形过程中声发射、断层位移及应变的时空演化进行了实验研究，结果表明，复杂雁列式断层系的变形过程及相应的物理场演化并非是两种雁列式断层的简单叠加，而是包含着它们之间的相互作用。能量较强的声发射事件成核部位主要集中在应力水平较低的张性雁列区附近的主于断层上，而不是应力水平较高的压性雁列区，但这种事件发生的时间则明显受控于压性雁列区的变形过程     

断层几何结构与物理场的演化及失稳特征

在双轴加载条件下，研究了几种具不同几何结构的断层系变形破坏过程中应变、断层位移和声发射事件的时空分布，并对典型失稳事件的特征进行了分析．研究表明: 具不同几何结构的断层系有不同的变形物理场演化图象；根据物理场演化特征和变形机制的差异，可识别出两类粘滑型失稳、破裂型失稳及混合型失稳，不同类型的失稳在前兆上有明显差异；失稳类型与断层几何结构及变形阶段密切相关．因此，研究自然界断层的几何结构，对地震预报和地震前兆观察研究极为重要.      

中国大陆内部走滑型发震构造的构造变形场特征

本文是笔者等中国大陆内部走滑型发震构造研究的系列论文之二．本系列的论文之一，讨论了中国大陆内部走滑型发震构造的构造应力场特征(环文林等，1994)．本文在此基础上进一步讨论了走滑型发震断层的变形场特征． 本文第一部分阐述了走滑型发震构造的变形场模型．提出一条完整的走滑断层，并不是整条带上都以水平位移为主，其位错面的各个地段的变形性质是不同的．只有中部主体走滑段表现为走滑性质，而两端则以垂直变形为主要特征；本文第二部分通过近年来我国大陆内部发生的、且调查比较清楚的几次７级以上走滑型大地震发震断层的变形场特征的讨论，进一步证实了，虽然各次地震都具有各自复杂的个性特征，但它们在共性上，这些地震的发震断层都具有上述相似的走滑型发震构造的变形场特征．      

构造活动模式变化对b值影响的实验研究

借助新型声发射观测系统,对两种构造活动模式转变对b值的影响进行了初步实验研究. 第一个实验通过改变加载方向使构造活动模式从挤压型雁列变为拉张型雁列, 得出前一阶段b值比后一阶段要高; 第二个实验通过持续加载使拉张型雁列变为拐折断层, 与第一个实验类似, 前一阶段b值比后一阶段要高. 说明b值可能蕴含有构造活动模式的某些特征, 有可能成为分析区域构造活动模式的一种新手段.      

复杂构造应力扰动场与发震构造识别问题的研究

在地震短临阶段异常是由局部断层扩展或弱化引起。实验与数值模拟结果曾得到与之相伴的是平均应力扰动场的四象限分布和最大剪应力扰动场的八瓣式分布。为检验此结果的普适性作了进一步的研究。结果表明不论区域构造及其基本应力场如何复杂，这种四象限分布与八瓣式分布型式不变，这为最终判定失稳区提供了依据。与此同时，在复杂构造情况下这种应力扰动场的畸变也不容忽视     

煤岩变形破裂电磁辐射的实验研究

对受载煤体变形破裂产生电磁辐射进行了实验研究及规律分析,并对煤岩变形破裂电磁辐射的机理进行了探讨分析．研究结果表明,煤体变形破裂时能够产生电磁辐射,电磁辐射信号与声发射信号并非严格同步,电磁辐射信号较声发射信号丰富,电磁辐射与煤岩体的变形破裂过程密切相关．煤岩电磁辐射技术在揭示煤岩变形破裂机理,预测、预报地震,矿山煤岩灾害动力现象及岩石混凝土建筑稳定性方面有着非常广泛的应用前景．     

煤岩变形破裂电磁辐射的实验研究

对受载煤体变形破裂产生电磁辐射进行了实验研究及规律分析,并对煤岩变形破裂电磁辐射的机理进行了探讨分析．研究结果表明,煤体变形破裂时能够产生电磁辐射,电磁辐射信号与声发射信号并非严格同步,电磁辐射信号较声发射信号丰富,电磁辐射与煤岩体的变形破裂过程密切相关．煤岩电磁辐射技术在揭示煤岩变形破裂机理,预测、预报地震,矿山煤岩灾害动力现象及岩石混凝土建筑稳定性方面有着非常广泛的应用前景．     

物理场多重分形谱理论模型的数值模拟研究

利用二维双标度三分非空集对物理场多重分形谱进行了理论模型的数值模拟研究。模拟结果表明：随着物理量空间分布不均匀性的增大，不同模型参数下的理论分形谱曲线变陡，Dq值域范围变宽。利用多重分形谱曲线的形态特征，可进一步了解是“稀疏区”还是“密集区”起主导作用，这对于从理论上把握物理和化学场分布特性具有重要意义。     

不连续岩石试件加载变形与破坏前后声发射波形的线性度分析

对单节理岩石试件加载变形破坏过程中的声发射波形数据使用时间线性度和空间线性度的算法进行了处理分析，研究了所得时间线性度（ｒ）和空间线性度（ａ）作为地震前兆指标的可能性。所得结果表明：时间线性度（ｒ）在不同节理角的岩石试件破坏前和破坏后，都呈现下降；而空间线性度（ａ）也表现为下降，且下降幅度更大一些。在不同节理角岩石变形过程的声发射事件中，最大声发射事件（破坏瞬间）发生之前ｒ和ａ都呈现下降的异常变化     

实验室声发射三维定位及标本波速场各向异性研究

根据慢度离差法的基本原理,给出由遗传算法确定AE空间位置、发生时刻及慢度离差5个参量的具体方法。结合实验条件,通过数值试验对定位误差等问题进行探讨,并对真实AE定位的误差分布给出统计上的圈定。数值试验结果表明,算法具有较高的精度和较好的收敛性及稳健性;探头数量及布设方式对定位结果的优劣有影响, 4个以上探头有记录时,即可得到理想的结果;大的定位误差主要来源于台阵外部少数“ AE”的结果。到时测量的随机误差小于最小测量时间单位的50%时,平均有97%的“AE”定位误差分布在3 mm 范围内,小于物理不可分辨精度(探头直径)。     

断层滑动速率变化对滑动稳定性的影响

在与主压应力方向斜交的断层上,正应力与剪应力之间存在线性相关关系,以此为基础导出了小扰动条件下决定稳定性的临界刚度与滑动速率的关系。由于这一关系具有临界刚度随滑动速率增加而减小的特点,因此速率增加可能导致周期性粘滑向稳定滑动转化,而速率减小可能使本来稳定的滑动转化为周期性粘滑过程。在这种斜交断层中,速率增加虽然可能抑制周期性粘滑,但是稳滑时超过一定限度的速率增加会导致一次性不稳定滑动。三轴摩擦实验提供了关于粘滑与稳滑可相互转化的支持证据     

中卫活动断裂带地震破裂危险区演化特征模拟

通过建立的岩石破裂危险度KR及断层滑动危险系数KF2个判别指标,对中卫一同心活动断裂带进行粘弹性有限元数值模拟,得到该断裂带在现代构造应力场作用下大震后的应力演变及地震破裂危险区长度、范围、峰值、衰减规律等的演化特征。结果表明,该断裂带大震后应力场的调整主要产生于震后300～400年间,震后地震破裂危险区转移到断裂带的中西段,并逐渐向东迁移,范围越来越集中,最终转移到断裂带的弧形顶点部位(红谷梁附近)。