温压条件下岩石破坏前后的力学性质与波速

在温压条件下，对大理岩和砂岩进行了全过程应力应变试验，研究了温压条件对岩石的极限强度，残余强度，剪切破裂角的影响，以及岩石破坏前后的弹性模量与波速的变化。得到了在温压条件下，岩石变形全过程中有关弹性参数和力学性质的变化规律，并进行了简要分析。     

中国四分量钻孔应变仪风雨历程四十年

论文讲述了作者参与的四分量钻孔应力仪的诞生和发展,向读者展示了它的研制到逐步成功的曲折历程,体现了四分量钻孔应力—应变观测给地壳形变观测在数据处理与思想方法带来的有意义的变化。在论文最后,结合21世纪初得到的四分量应变观测的震前异常资料,体会到勇于思考、勇于创新的科学理念,对于建设我国地形变观测体系,做出自己的特色,具有重要的现实意义。     

川滇地区钻孔四分量应变仪记录的同震应变阶分析

通过对比川滇地区6个钻孔四分量应变台站记录的汶川Ms8.0级地震和芦山Ms7.0级地震的同震应变阶,发现结果不满足四分量应变的自检特性,而且两组面应变的同震应变阶的张压性变化不一致,这可能和地震震级有关,也有可能和仪器的自身特性、台站所处断层环境、台站与震中的距离、元件的方位角等有关.另外,利用钻孔分量应变仪记录的同震应变阶进行相关研究时,还需对数据的可靠性做深入分析,否则可能会产生错误结果.     

弹塑性坚固体孕震模型的力学性质

对硬包体模型进行了三维弹塑性有限元分析。随着载荷的不断增加,探讨了位移场、应力场和可恢复的弹性变形势能场。所得结论对研究孕震过程、前兆机制等有一定价值。     

湖州地震台钻孔体应变仪和伸缩仪记录资料对比

先对安装在湖州地震台"7号"人防山洞内的伸缩仪记录的线应变求得面应变,以及对安装在同一个山洞内的钻孔体应变仪进行气压消除后,对两者的同步观测数据进行对比和分析。以地球应变固体潮为参照,确定两种应变观测数据基本一致。证明这两种基线长度和安装方式不同的仪器,观测到的地层面应变在固体潮频段具有可比性。     

三维钻孔应变的力学模型

讨论了两个问题：（１）三维圆孔问题的力学模型。（２）在边界条件上，实际地球潮汐形变应力与三维圆孔问题力学的应力有差异。论证了在目前钻孔应变测量的精度情况下，边界条件的这一差异不影响三维圆孔问题力学模型在应固体潮中的应用。     

分量式钻孔应变仪监测的附加应变场面应变分析

根据钻孔加衬模型和应变理论,得出分量式钻孔应变仪观测值不等于实际的线应变,但相互垂直的应变元件观测值之和与面应变成正比例.利用四分量钻孔应变仪的“自检”功能,对观测数据进行校正.以漳州地震台分量式钻孔应变仪资料为例,计算校正系数.校正前后的残差分析结果表明,校正效果明显.     

应力途径对砂岩力学性质的影响

姚孝新等研究了应力途径对岩石脆性—延性变化的影响。实验中采用了两种加载方式。A型:在一定的围压下增加轴压使岩石破坏（即常规的三轴实验）;B型:在一定的围压下增加轴压到岩石破坏前的某一应力状态,然后停止加轴压转而减小围压使岩石破坏。实验表明,在同样的应力状态下,一种岩石在B型实验中表现得比在A型实验中脆。     

应力途径对砂岩力学性质的影响

<正> 姚孝新等研究了应力途径对岩石脆性-延性变化的影响。实验中采用了两种加载方式。A型:在一定的围压下增加轴压使岩石破坏（即常规的三轴实验）;B型:在一定的围压下增加轴压到岩石破坏前的某一应力状态,然后停止加轴压转而减小围压使岩石破坏。实验表明,在同样的应力状态下,一种岩石在B型实验中表现得比在A型实验中脆。     

对钻孔应变仪资料处理方法的研究

本文给出了处理钻孔应变仪原始记录资料的一套方法。这套方法包括３个主要步骤：第一个步骤给出了非线性格值改正的方法，使数据得到充分利用；第二个步骤给出了分频段提取信息的方法，有效地剔除了高、低频段的噪声；第三个步骤在固体潮频段内进行了气压相关分析，有效地排除了气压干扰。以河北省滦县地震台ＹＲＹ－Ⅱ型钻孔应变仪记录到的资料为例，用该方法进行了处理，并对每一个中间步骤得到的中间数据进行了固体潮调和分析，从     

钻孔体应变与面应变观测井孔耦合系数的计算

钻孔应变观测系统（岩石、 膨胀水泥和应变仪钢筒）存在显著的井孔耦合效应,只有确定这一耦合系数,才能得到地壳岩石的真实应变值,从而实现不同测点数据的可比性．本文根据双衬套理论及弹性力学理论,建立了三维空间应力作用下体应变与面应变观测力学模型,并进一步推导各自井孔耦合系数计算式,发现两组系数与井孔的受力状况密切相关,分别与不同力源引起的应变信号相对应．亦即应力比（钻孔轴向应力与平面应力之比）不同,耦合系数也不一样,体应变随应力比的增大而下降,面应变则上升. 本文结果还表明平面应力作用下的耦合系数与外加应力无关,只与观测系统本身有关,故数值保持恒定. 此外,文中对其影响因素也进行了分析,结果表明,体应变和面应变的井孔耦合系数均随岩石弹性模量和泊松系数的增大而增大,且前者的幅度较大,井孔耦合材料水泥对二者影响均很小．     

对当前四分量钻孔应变观测的审视——以应变不变量为标尺

本文采用摩尔圆模型推导出中国和美国3种不同类型的四分量不同布设的两套钻孔应变的5组观测组合公式,随机选取了25个台站多年的观测资料计算5组最大、最小主应变及主方向,并采用两两相关和回归分析的方法对其一致性进行了检核.计算结果显示:经过大致1—2年时间后,应变不变量变化稳定,主应变及主方向越来越接近;大多数台站5组最大、最小主应变数值之间的相关系数和回归系数接近于1,表明这些仪器记录的应变数据具有客观真实性.5组主方向数值相差较大,本文对此进行了分析,并给出了5组观测组合公式的误差估计,发现主应变计算值的最大均方根误差是有上限的,主方向没有上限.最后对影响钻孔应变5组不变量一致性的一些因素进行了初步探讨.研究结果表明钻孔应变观测技术有其特殊的困难,在经历了半个世纪实践后,取得了重要进展,但仍有一些技术问题亟待解决.     

箍筋约束ECC方形截面短柱轴心受压力学性能试验研究

文中对15根普通箍筋约束工程纤维增强水泥基复合材料(ECC)方形截面短柱进行了轴心受压破坏试验,试验结果表明:PVA纤维的桥接增韧作用,改善了ECC基体的塑性变形能力,更有利于箍筋约束效果的发挥;减小箍筋间距、采用低强度ECC或复合箍筋,试件应力-应变全曲线的下降段更为平缓,试件破坏时的整体性较好;箍筋约束作用对ECC变形性能的影响明显大于强度,且对峰后延性的影响最为显著;基于试验与理论分析,提出了箍筋约束ECC力学特征参数的计算公式,可为ECC的实际工程应用提供参考。     

合肥地震台钻孔体应变干扰分析

分析合肥地震台钻孔体应变观测资料干扰因素及特征,发现水位和气压等因素对TJ-Ⅱ型钻孔应变仪影响显著.在该地震台观测优化改造期间,钻孔体应变受到临近钻孔灌水的影响,而降雨和灌水导致的水位变化,对体应变干扰程度不同.     

基于钻孔应变地震波记录确定地震面波应变震级

近年发展的高采样率的钻孔应变仪可以记录到地震波造成的水平应变,是动态库仑应力研究的重要手段.利用钻孔应变仪记录的应变地震波确定地震震级,是一个重要的科学课题.本文收集了我国10个应变台站四分量钻孔应变仪2020年1—3月记录的10 Hz采样应变地震波资料,共选出震级M≥4.0的浅源地震68个,用最小二乘法求得应变震级公式为M_ε=lgE_max+1.65lg(Δ)+1.43.对于6.5级以下的地震,计算得到的应变震级■_ε与中国地震台网中心公布的震级M_CENC基本一致:■,但本研究中的两个7级地震,应变震级出现了震级饱和现象.本文的基本结论是:应变定震级是可行的,但对于两个7级地震的饱和现象需要进一步深入研究,因为它们不但涉及震级确定,而且涉及远震动态库仑应力触发地震的研究.今后要对更多的大震钻孔应变波形记录进行分析.     

钻孔耦合对体应变观测的影响分析

利用三层厚壁筒组合模型,给出不同类型体应变的相互转换关系,分析模型参数变化对3类体应变仪观测的影响。通过对全国60多个台站的体应变观测资料分析,发现钻孔的气压系数与潮汐因子无简单对应关系。利用固体潮标定不同台站的体应变到统一系统的体应变,结果表明,多数台站存在体应变潮汐因子观测值比理论值明显偏小现象,推测可能与钻孔存在非完全耦合有关。     

青岛钻孔体应变短时畸变分析

在分析青岛钻孔体应变干扰的基础上,对青岛钻孔体应变出现的短时畸变进行了统计分析.结果表明,青岛钻孔体应变短时畸变可能是钻孔岩壁岩块掉落引起的张性异常,不是地震前兆异常;短时畸变与气压短时突变波动引起的信号均包含有2 min～5 min周期信号,比正常时多了5 min 的周期信号,两者的高频信号幅值相同,约为正常的1.5倍;气压的短时突变可引起青岛体应变观测出现固体潮同步波动畸变和曲线加粗变化.     

佘山台四分量钻孔应变仪记录的台风扰动特征分析

通过对佘山台四分量钻孔应变仪在台风“浣熊”(Neoguri)和“海葵” (Haikui)经过期间所记录的信号进行小波分解、连续频谱分析以及优势振动方向计算,监测到台风对近岸造成显著低频扰动,并分析了扰动信号在时间空间频率域的影响特征,在此基础上探讨了扰动的激发机制.分析结果显示:在台风发育过程中,覆盖周期为2—16分钟的3个频段能量呈现显著的上升—峰值—下降规律,且这种升降变化与台风中心到台站之间的距离具有良好的相关性,其中周期2—4分钟为扰动的优势频段,能量幅值则随周期的增大而不断减弱.四分量钻孔应变仪在两次台风逼近期间的优势振动方向均为160°左右.通过对比风速数据,结合海岸地形,认为风对陆地的作用并不是引起低频扰动的主要原因,更可能是台风以海浪为介质,通过不断与呈光滑凹形形态的杭州湾北部海岸线的反射作用,进而激发自由振荡频段的低频扰动信号.      

Calculation of elastic properties in lower part of the Kola borehole from bulk chemical compositions of core samples

In-situ elastic properties in deep boreholes are controlled by several factors, mainly by lithology, petrofabric, fluid-filled cracks and pores. In order to separate the effects of different factors it is useful to extract lithology-controlled part from observedin-situ velocities. For that purpose we calculated mineralogical composition and isotropic crack-free elastic properties in the lower part of the Kola borehole from bulk chemical compositions of core samples. We use a new technique of petrophysical modeling based on thermodynamic approach. The reasonable accuracy of the modeling is confirmed by comparison with the observations of mineralogical composition and laboratory measurements of density and elastic wave velocities in upper crustal crystalline rocks at high confining pressure. Calculations were carried out for 896 core samples from the depth segment of 6840–10535m. Using these results we estimate density and crack-free isotropic elastic properties of 554 lithology-defined layers composing this depth segment. Average synthetic P- wave velocity appears to be 2.7% higher than the velocity from Vertical Seismic Profiling (VSP), and 5% higher than sonic log velocity. Average synthetic S-wave velocity is 1.4 % higher than that from VSP. These differences can be explained by superposition of effects of fabric-related anisotropy, cracks aligned parallel to the foliation plain, and randomly oriented cracks, with the effect of cracks being the predominant control. Low sonic log velocities are likely caused by drilling-induced cracking (hydrofractures) in the borehole walls. The calculated synthetic density and velocity cross-sections can be used for much more detailed interpretations, for which, however, new, more detailed and reliable seismic data are required.