郯庐断裂系研究的新进展——兼论东亚北东向走滑断裂系统

对郯庐断裂系研究的最新进展作了介绍。郯庐断裂是多期活动，性质多次转换的巨型断裂，最初的启动时间在晚三叠世末，与南北大陆的碰撞有着直接的关系，早期以走滑（左行）运动为主，伴随挤压和拉伸，范围限于华北地块内部，断裂纵向伸展的高峰期为白垩纪到早始新世，这一时期也是裂陷作用最强的时期，始新世以来以挤压作用为主，东亚走滑断裂系各组成断裂性质复杂，不能以中生代左行平移运动简单概括，走滑断裂系的发展和演化与同时     

滇西三江地区新生代主要走滑断裂性质及特征

滇西三江地区 ,新生代主要活动断裂以左行走滑为主 ,走滑作用均发生于新生代古新世之后。部分断裂到第四纪表现为右行走滑。这些走滑断裂控制了滇西三江地区新生代地块的边界 ,是滇西新生代陆内变形的重要组成部分。     

走滑断裂叠置拉张区构造变形的物理模拟及启示

走滑断层的走滑量研究是构造分析过程中的关键,本文运用走滑断裂拉张叠置部位的构造物理模拟方法作为走滑量求取的手段,利用与自然界吻合程度较好的脆性-塑性双层模型对走滑拉张叠置部位进行模拟,发现叠置区主要发育与主边界断层呈80°~90°的横向断层(T断层)和呈顺时针45°的斜向断层(R剪切)两种类型的次级断层。通过改变实验中走滑断裂的叠置长度、横向间隔距离以及走滑量,计算不同实验中横向断层与斜向断层数量的比例并对实测数据进行拟合,结果显示:(1)叠置长度以及走滑量的增加或者横向间隔距离的减小,都会导致横向断层与斜向断层数量比的增加;(2)每组实验中的上述四个实测变量之间存在着特定的对数关系,通过对自然界中的走滑断裂拉张叠置区进行同比例缩小的构造物理模拟实验,获得四者之间的函数关系,从而可以确定走滑量。将构造物理模拟计算走滑量方法应用于渤海海域辽东湾地区郯庐断裂带,得到其新构造运动以来约发生了2.1 km的右旋走滑活动。     

红河-哀牢山断裂带——喜山期陆内大型左行走滑剪切带

红河-哀牢山断裂带,由两条主要的糜棱岩带及其所夹的变质岩块体组成,是一条左行走滑韧性剪切带。带内糜棱岩叶理产状多为较陡,拉伸线理近水平。大量的S-C构造、旋转眼球体、多米诺牌式构造和布丁构造,以及断裂带两侧的构造线牵引形态都指示左行剪切。剪切带应变机制复杂,剪切应变值变化较大,估算走滑位移量在200km以上。据地质和同位素年龄资料,推断走滑剪切运动发生在喜山期。     

辽东湾坳陷东部地区走滑断裂发育特征及走滑量的估算

运用丰富的三维地震资料,详细刻画了辽东湾坳陷东部地区三条主干走滑断裂的平面和剖面特征,不同走滑断裂发育特征不同,以及同一断裂也具有分段差异性。整体而言,辽东湾坳陷东部地区在平面上,由东到西、从南北两端向中间,走滑强度逐渐增大。通过构造物理模拟实验的方法,对辽东湾坳陷三条主干走滑断裂的走滑位移量进行估算,结果表明,辽中地区走滑断裂走滑量大于辽东地区;而三条断裂在渐新世时期的走滑位移量和平均走滑位移速率均是最大的,说明辽东湾坳陷东部地区在渐新世时期走滑活动强烈。     

郯庐断裂系研究的新进展─—兼论东亚北东向走滑断裂系统

对郯庐断裂系研究的最新进展作了介绍。郯庐断裂是多期活动、性质多次转换的巨型断裂。最初的启动时间在晚三叠世末，与南北大陆的碰撞有着直接的关系。早期以走滑（左行）运动为主，伴随挤压和拉伸，范围限于华北地块内部。断裂纵向伸展的高峰期为白垩纪到早始新世，这一时期也是裂陷作用最强的时期。始新世以来以挤压作用为主。东亚走滑断裂系各组成断裂性质复杂，不能以中生代左行平移运动简单概括。走滑断裂系的发展和演化与同时期大陆边缘所处的地球动力学环境，也就是与南北大陆的碰撞和古大洋板块的持续俯冲关系密切。新生代以来的构造事件使中生代的构造发生强烈变形变位改造。     

佳伊断裂带晚白垩世走滑-逆冲事件的新证据

在四平市叶赫镇发现一系列走滑-逆冲断层,断层面平直、陡倾,走向集中在NNE15°~35°范围内,组成了佳木斯—伊通两条主干边界断裂之间的分支断裂带,分支断裂呈雁列式排布,与走向NE45°的主干边界断裂呈锐角相交,指示边界断裂具有右旋走滑特征。叶赫镇走滑-逆冲断裂带的发现为佳木斯—伊通断裂存在晚白垩世晚期—末期的走滑-逆冲事件提供了新证据。叶赫镇分支断裂带是石岭镇分支断裂带向南部的延伸,两者切割了相同的地层,具有相同的构造特征和构造属性,属于同一走滑-逆冲断裂系统,它们是晚白垩世晚期—末期同一地球动力学背景下的产物。     

渤海湾盆地辽河西部凹陷的走滑构造作用

渤海湾盆地辽河西部凹陷由于其丰富的油气资源和特殊的构造位置（郯庐断裂穿过此凹陷）,其走滑构造的深入研究,对于揭示凹陷的构造演化和对油气成藏的控制作用以及郯庐断裂北段新生代的活动历史有重要意义。本文通过辽河西部凹陷三维地震资料系统的构造解析,并结合砂箱模拟实验,揭示了辽河西部凹陷存在多种与右行走滑相关的构造形迹,包括雁列正断层带、“梳状”构造、花状构造、“显形”和“隐伏”走滑断层等;确定了辽河西部凹陷的走滑活动开始于渐新世初期,活动强度开始时期（E3s1－2）较弱,逐渐加强,到渐新世末期（E3d1）达到最强,中新世有少量活动,上新世以来活动再次增强,活动比较显著,并持续到现今,推测整个郯庐断裂北段渐新世以来也有类似的演化历史;利用砂箱模拟实验确定在纯走滑拉分的条件下,约三分之二的走滑位移量可以转化为伸展量,并估算出辽河西部凹陷渐新世以来两侧基底累计的右行走滑位移量约为18 km,其中渐新世（E3s1－2—E3d）、中新世（N1g）、和上新世以来（N2m—Q）的走滑位移量分别为10.5 km、1.8 km和5.7 km,对应的平均走滑速度分别为0.71 mm/a、 0.10 mm/a和 1.11 mm/a。     

黑龙江省敦密断裂带镜泊湖段地堑地热资源评价

对黑龙江省敦密断裂带镜泊湖段地堑地热资源的研究,旨在为认识大型构造断裂带凹陷地段地热资源的形成规律及其评价提供例证。镜泊湖段地堑呈长条状展布,区域地质构造属郯庐断裂带东北延伸部分。地堑为巨厚的新近系、古近系沉积岩地层,地温梯度较高,约为3.2～4.0 ℃/ hm,埋深2 500 m处的温度为90.8 ℃,单井的单位出水量为54 m³/(d·m),地热地质条件优越。经综合资料和计算数据推测,镜泊湖段地堑为大型地热田;按地热井的地热流体单位出水量及开采适宜性分级评价指标,镜泊湖段地堑属热水量丰富的最适宜开采的地热田。镜泊湖段地堑地热田的发现,对在敦密断裂带、依舒断裂带以及郯庐断裂带寻找地热资源有一定的启示作用。     

统一应力场中基底断裂对盖层复杂断块变形的影响——来自砂箱实验的启示

基底先存断裂的活动会对其盖层岩层的变形起到较大的影响,尤其当应力直接作用于基底时更是对变形起到了控制作用。通过一系列的砂箱实验模拟分析了在统一的构造应力场中,当深部的基底断裂作平移滑动时盖层断块的被动变形情况:当其具有伸展分量时,会形成一个近对称的走滑 伸展裂谷形态,当具有挤压分量时,会形成以逆冲走滑断裂为边界的对称的局部挠曲隆起;同时在剖面上会形成典型的走滑构造特征,变形区域的大小与伸展或挤压分量的大小有关。先存的盖层断块受到基底作用力时,除内部变形本身还会发生旋转,形成局部的拉伸和挤压区;当一个地区的基底断裂多次活动甚至发生反转时,就会使地表形成特别复杂的构造现象;郯庐断裂带中段的埕岛-垦东潜山构造带的变形是一个典型的走滑基底控制的情况,实验结果证明基底的走滑反转变形造成这些断块的旋扭,盖层的非完全反转形成了剖面上的“复式花状构造”。     

边坡抗滑桩加固的三维有限元计算

本文以王山村滑坡为研究对象,围绕其工程中静力抗滑稳定问题,通过室内试验对影响王山村滑坡稳定性的地质构造、场地工程条件等内在因素进行分析评价。在此基础上,利用大型商业软件ABAQUS对边坡抗滑桩加固模型进行有限元计算分析。通过对加固在边坡模型底部、中部及上部3个常见桩位稳定性系数的计算,得到了3个桩位的稳定性系数。计算结果表明：加固在模型中部桩位的安全系数最高,为1.58。为综合考虑静力作用下坡脚应力集中及动力作用下的坡顶加速度放大效应,设计了加固在边坡中点附近的上部桩位和下部桩位,并分别对其稳定性进行求解,计算结果显示两种桩位都具有较高的安全系数,分别为1.35和1.56。最后通过对模型坡面上5种桩位安全系数的对比,验证了上部桩及下部桩的可行性,可作为工程实践的参考方案。     

基于三维有限元法的巷道影响特征

在矿井瞬变电磁法探测中,巷道空间对探测结果存在影响,不利于探测资料的解释。采用三维有限元法,通过建立地质模型模拟了有无巷道时瞬变电磁场的分布情况,绘制了10 us和0.1 ms时刻有无巷道以及巷道不同长度和高度下XOZ平面磁场强度等值线分布图。结果表明：磁场在高阻区扩散速度比低阻区慢;巷道长度的变化对巷道长度方向磁场分布影响较大;巷道高度的变化对巷道上下方磁场分布影响较大。巷道空间在早期对磁场分布影响较大,晚期则影响不大,这为探测资料异常的解释提供了理论依据。     

核废物地质处置中热-水-应力耦合对迁移影响的三维有限元模拟

将所建立的热-水-应力-迁移耦合模型及开发的有限元程序,由二维分析拓展到三维分析,并从方法论研究的角度,以一个简单的核废物地质处置模型为算例,进行热-水-应力-迁移耦合过程的三维数值模拟,考察了近场的温度、饱和度、核素浓度、孔隙水压力、位移、正应力、流速等的分布与变化,认为计算结果符合规律,得出了若干结论：为了精确地模拟放射性核素迁移,就必须将温度场、渗流场、应力场和核素浓度场进行耦合分析;核废物埋存若干年后将在处置孔壁附近产生较高的压应力;缓冲层内各点的核素浓度达到相对稳定的时间要比温度和饱和度达到相对稳定的时间长得多。     

走滑拉分盆地中断裂发育特征的二维离散元数值模拟

走滑断裂带的发育演化过程与拉分盆地的形成演化有着密切的关系,主断层不同叠置范围下所发育的次级断裂及拉分盆地具不同的规模及形态。前人多利用物理模拟对走滑拉分盆地演化过程及断裂发育特征进行研究,缺乏对盆地演化过程中断裂变形特征分析及主断层不同叠置程度下断裂演变规律的探讨。本文基于离散元计算软件PFC2D,模拟了拉分盆地演化过程中走滑主断层在未叠置（underlapping）、侧接（neutral）、叠置（overlapping）三种情况下断裂的几何形态变化特征及其平面演变规律。结果表明拉分盆地断裂发育经历了从走滑主断层端点处向释压弯曲内部发育、再向外部扩展的过程,且无论走滑主断层叠置程度如何,该规律均有较好体现。此外,断裂发育位置与拉伸区域叠合度高,表明断裂的发育规律对拉分盆地的沉降中心迁移或具有重要指示意义。     

基于软化特性的三维边坡强度折减有限元分析

基于现有边坡强度折减有限元的基本原理,建立了一套新的强度折减算法。该算法把强度参数降低的过程看成脆塑性应力跌落的过程,并设置一折减增量 ,当 充分小时认为系统达到收敛条件而退出循环,最终的折减系数就是边坡的安全系数。该算法很容易扩展到三维边坡的稳定性分析,得到边坡滑动面滑动和破坏的发展趋势。通过2个算例,分析了进行三维模型计算的重要性,建议当地质条件复杂时宜从三维角度分析计算边坡,不能简单地将问题当作平面应变处理。     

带裂纹隧道二次衬砌承载能力的平面有限元计算分析

以平面有限元位移法分析了带裂纹隧道二次衬砌裂纹尖端的应力强度因子及衬砌承载安全系数,其中主要考虑了裂纹深度、宽度及条数的影响。从计算结果得知,随着裂纹深度、条数的增加,应力强度因子增大,衬砌承载安全系数减小,而裂纹宽度的影响不太明显。     

三个因素对缓冲层饱和过程影响的二维有限元分析

在参与高放射性核废料地质处置库的缓冲层饱和过程的诸多因素中,初始的水头、渗透系数和饱和度最为关键。作者使用THM耦合问题的二维有限元方法分析了以上三个因素对缓冲层饱和过程的影响。由计算结果可知,初始的水头、渗透系数和饱和度的数值越大,缓冲材料达到饱和的时间越快,反之亦然。     

地铁交叉隧道近场强地震反应特性的三维精细化非线性有限元分析

基于ABAQUS软件研发的显式有限元并行计算集群平台,建立地铁双层交叉隧道结构的三维精细化有限元分析模型,研究了近场强地震动作用下地铁双层交叉隧道的三维非线性地震反应特性,并与浅埋/深埋单层隧道的地震反应特性进行了比较,结果表明：双层隧道的相互作用效应对上、下层隧道顶、底部之间的相对水平位移差具有放大作用;对上、下层隧道的地震应力反应有减小作用;双层隧道上、下层左侧的地震应力反应大于右侧的地震应力反应,隧道拱肩和拱腰处的应力反应明显大于其他部位,拱肩为隧道结构的最危险部位;双层隧道下层顶、底部的峰值加速度反应大于上层顶、底部的峰值加速度反应;双层隧道相互作用效应对上、下层隧道地震反应的影响与双层隧道的交叉形式和基岩输入的近场强地震动特性有关。     

有限单元法求解水中二维体问题正演研究

潜艇在现代海军中占有举足轻重的地位,所以反潜技术也越来越重要,相对于传统的声波、磁法等反潜技术,电磁法探测是近几年才开始起步的。这里研究了电磁法探测水下二维体的问题,基于天然电磁场的有限单元正演,同时考虑电阻率与磁导率,采用三角剖分,通过模型试算验证了天然电磁场的有限元算法在水下二维体探测中,具有较高的精度和适用性,模拟结果 TM模式优于TE模式,可以为电磁法探测水下潜艇打下坚实基础。