穿越克孜尔逆冲断层的输气管道抗震分析

输气管道作为1种薄壁壳体结构,逆冲断层引起的管道压缩变形容易使其破坏。本文以大北南疆输气管道工程为例,探讨了穿越克孜尔逆冲断层的输气管道地震安全问题。在确定管道穿越处的断层倾角、设防断层位错量、表征管土相互作用的土弹簧参数以及钢管容许应变等参数后,采用壳有限元方法,分析了穿越克孜尔逆冲断层的输气管道变形反应。分析结果显示,管道在逆冲断层作用下以压缩应变为主,管道内的最大轴向压缩应变的幅值随着交角的减小而减小。在通过探槽等方法确定断层活动位置后,该管道若以小于或等于11°的交角通过克孜尔断裂,断层引起的最大轴向压缩应变和拉伸应变均在管道相应的容许应变范围内,满足相关规范的抗震要求。     

逆冲断层破裂规律的相似模拟试验与数值模拟

为了深入揭示逆冲断层在沉积层中的破裂规律,采用相似材料模拟试验和数值模拟相结合的方法,利用投影条纹法测量模型表面位移,利用ANSYS软件模拟了不同的基岩断层倾角θ和沉积层厚度δ条件下逆冲断层在沉积层中的破裂演化过程。相似试验和数值模拟结果表明:(1)基岩中逆断层的活动沿着逆断层倾角θ向沉积层内扩展,且基岩上盘破坏较下盘剧烈,断层间以挤压作用为主,θ和δ是影响逆断层破裂扩展的重要因素;(2)θ在一定范围内,且在相同沉积层厚度δ和外载条件下,θ增加使逆断层逐渐发育至沉积层表面,并在表面形成:宽度逐渐减小的变形带,宽度逐渐增大的等效应力带,表现为离面位移逐渐增大,沉积层的变形破坏更剧烈;(3)δ在一定范围内,且在相同θ和外载条件下,δ增加使沉积层的变形位移在垂向上降低并转为横向传递,且横向影响范围逐渐增大,逆冲断层破裂存在三种扩展形式。数值模拟结果与相似试验结果具有较好的一致性,研究结果为确定逆冲断层发震产生的变形和破坏提供了基本依据。     

华北地区断层运动与三维构造应力场的演化

利用华北地区断层形变测量资料，通过三维有限元模型，数值模拟了华北地区三维构造应力场的演化过程，得到了1986～1997年以一年为时间尺度的演化图象，并分析了应力场的演化特征；结合华北地区该时间段内的地震活动性，初步探讨了应力场的演化过程与地震活动性的关系．      

产生火山环形断层的应力场

对火山中环形断层的认识已有很长时间了,但对其形成机制仍知之甚少。尽管来自相应岩浆房的岩浆在大喷发期间,在一环形断层上的沉陷是容易理解的,但很难解释这种断层本身的产生。     

穿越逆冲断层的埋地管道非线性反应分析

穿越逆冲断层的埋地管道在地震作用下,容易发生局部屈曲或整体失稳等形式的破坏,研究逆冲断层作用下的埋地管道地震反应规律,对管道抗震设计及施工等具有重要的意义。本文将埋地管线及周围土体从半无限地球介质中取出,分别以空间薄壳单元和实体单元进行离散,采用非线性接触力学方法模拟管、土之间的滑移、分离及闭合现象;采用线性位移加载模拟断层的错动,考虑了系统初始应力状态的影响,对土体未开裂前的管土相互作用系统进行了拟静力数值分析;分析了位错量、土体刚度、埋设深度、径厚比及跨越角度对埋地管道反应的影响,得出了一些有益的结论。     

逆断层错动对隧道工程影响的数值模拟

由于断层错动导致的围岩永久变形会对隧道结构产生危害,为研究隧道在逆断层错动下的变形与受力特征,本文以成兰铁路穿越北川—映秀断裂的跃龙门隧道工程为研究对象,利用Abaqus软件建立穿越逆断层隧道结构的数值模型,选择参数和设定边界条件,模拟分析在逆断层错动作用下隧道衬砌结构的受力与变形情况.结果表明:逆断层错动引起隧道衬砌...     

大尺度断层活动性数值模拟及地震学类比

本文建立了大尺度断层（100～1000 km）的二维模型,利用ANSYS有限元软件平台,采用接触模式,模拟了百年时间尺度走滑断层的位错运动.结果表明,不同的断层力学参数,特别在断层强度非均匀分布的状态下,断层位错运动存在明显的非均匀时、空分布的特征.然而,不同模型的断层位错运动还显示出一些共同的特征,即断层位错运动表现为闭锁期、准静态预滑期和瞬间滑动,以及与之相应的应力（应变）的积累、调整和释放等等.这些结果也与实验室内小尺度的岩石物理实验相类似.与此同时,模拟结果与实际地震活动表现出的重复性和准周期特征较为相似.模拟发现,对于参数分布较为复杂的断层模型,其数值模拟提示的地震过程相对复杂得多.对于一个近尺度近1000 km,在接触面上设置了两个剪切强度相对较大区域的断层模型而言,模拟对应地震活动显示,其模拟地震断层位错分段发生,其高强度的区域基本控制了断层的地震位错运动.整个断层的模拟地震位错呈现出了地震触发、震中迁移、大震重复等与实际地震活动性相似的特征.     

川滇地区应力场演化与强震间相互作用的三维有限元模拟

针对川滇地区，在大量搜集、总结前人资料和结果的基础上，建立了包括上地壳、下地壳(两层)、上地幔等4层结构的三维有限元模型. 通过反复调试，确定了其边界条件，并且计算了川滇地区背景应力场、断层蠕动产生的应力场和强震触发的应力场，以及它们的动态变化. 结果表明:后续地震大多发生在前面地震引发的库仑破裂应力正值区，前一地震对后续地震有一定的触发作用，强震是在较高的应力背景下成组发生的. 这对判断、识别地震异常，提高地震预测水平有着很大的意义.      

铲形逆断层和平行逆断层体系的破裂特征——以龙门山断裂带中段为例的数值模拟

汶川地震是有地震历史记载以来首次发生在大陆内部的高角度8级逆冲强震,给板内逆冲强震研究提供了许多新的课题。论文主要开展了以下两方面的研究:(1)近地表陡倾角铲形逆断层的破裂特征研究。基于龙门山断裂带中段动力学背景建立有限元模型,系统地研究近地表陡倾角铲形逆断层(本文所称近地表陡倾角铲形断层,要求近地表倾角至少≥65°)的破裂特征,并探讨了汶川地震逆冲滑动量随深度分布形态所可能蕴含的地壳信息。对于近地表陡倾角铲形断层,在断层倾向的高强度挤压下,断层近地表部分对逆冲破裂和滑动有一定的阻碍作用;铲形断层的近地表倾角越陡,陡倾角部分的深度范围越大,断层近地表部分对逆冲破裂和滑动的阻碍作用会越明显;近地表陡倾角的铲形断层形态和巴颜喀拉块体的高强度挤压很可能是形成汶川地震逆冲滑动量随深度分布形态的重要原因,无地表破裂的前期地震并不是造成汶川地震滑动量随深度分布特征的必要条件。(2)平行逆断层体系中断层活动之间的相互影响研究。讨论了分布距离对平行逆断层地震活动规律的影响,并定量地评估了汶川地震中前山断裂同震逆冲破裂对中央断裂逆冲破裂释放的影响。同震破裂实验结果显示:在同震逆冲破裂中,前山断裂和中央断裂的破裂释放之间有一定的替代关系;汶川地震中,由于前山断裂发生同震逆冲破裂,中央断裂相应段落逆冲破裂释放很可能降低了约10%,减少的标量地震矩约为9.54×1018 N·m。平行逆断层长期挤压破裂实验结果显示:在龙门山断裂带的动力学环境和浅层构造背景下,当平行逆断层之间的距离在20km以下时,两条平行逆断层会在破裂释放上形成主次关系,距离越短,主次关系越显著;两条平行逆断层之间发生同步逆冲破裂的比例很低,受平行逆断层之间距离的影响也很小;两条平行逆断层之间发生同步地表逆冲破裂的比例更低,在龙门山动力学机制和浅层构造背景下,距离在10~20km左右时,平行逆断层之间最容易发生同步地表逆冲破裂。结合龙门山断裂带中段的实验结果显示:后山断裂的地震活动很可能相对独立;12km的距离使得中央断裂和前山断裂之间发生同步地表逆冲破裂的风险相对较高,这很可能是导致汶川地震中出现同震地表破裂的一个重要原因。     

剖面逆断层束及其在古地震研究中的应用

本文论述了剖面逆断层束的特点和形成机制，提出了用剖面逆断层束研究古地震事件的准则。通过一些典型的实例证明了这一认识的正确性和可行性，它对活断层和古地震的深入研究有一定指导意义。     

断裂端部特殊单元模型

一般节理单元的节点都为双节点,仅适用于断裂的中间部分,要将它运用于断裂端部须作特殊处理,因而提出断裂端部特殊节理单元;并引入断裂端部特殊实体单元。有了这两种单元,再加上一般节理单元,就可以模拟任意走向有限长度的断裂面或带,从而对此类地质力学问题的完备性做出补充,有助于研究断裂在地质构造活动中的作用     

下辽河盆地现今构造应力场特征

目前研究现今构造应力场的方法很多，如地壳形变测量，震源机制解等方法，本文利用井壁崩落法、套芯法及有限元数值模拟所得结果，研究分析了下辽河盆地现今构造应力的特征。     

巴西构造应力场的遗传有限单元法反演

基于观测的主应力方位资料,应用遗传有限单元法对巴西及邻区边界位移和板内力源进行了反演,确认了前人的研究结果：板块边界作用是控制区域应力场的主要因素,山脉和海岸地形造成的扩展力是控制应力场的一个重要因素．同时显示了板块在垂直载荷下的弯曲对局部水平应力场造成相当的影响．反演结果也表明,除了过去公认的东西向挤压作用外,巴西还受到相当明显的南北向构造作用．它的存在与最近ＧＰＳ资料的分析是一致的．研究还表明遗传有限单元法是偏微分方程反演问题求解的一种有效方法．     

巴西构造应力场的遗传有限单元法反演

基于观测的主应力方位资料,应用遗传有限单元法对巴西及邻区边界位移和板内力源进行了反演,确认了前人的研究结果：板块边界作用是控制区域应力场的主要因素,山脉和海岸地形造成的扩展力是控制应力场的一个重要因素．同时显示了板块在垂直载荷下的弯曲对局部水平应力场造成相当的影响．反演结果也表明,除了过去公认的东西向挤压作用外,巴西还受到相当明显的南北向构造作用．它的存在与最近ＧＰＳ资料的分析是一致的．研究还表明遗传有限单元法是偏微分方程反演问题求解的一种有效方法．     

雁列构造的几何及其应力场的数值模拟

用数值模拟方法研究了几何、力学条件不同的雁列构造模型的应力场,探讨了几何参数对应力场的影响。模拟结果表明,在几何参数不同的情况下,雁列构造中局部断层扩展引起的应力扰动场会对相邻构造产生作用。围绕断层扩展部位剪应力增量场呈八瓣式分布,平均应力增量场呈四象限分布。在较小范围内同时存在几个断层扩展区的情况下,围绕这个弱化区仍可形成上述增量场图案     

广西地区的水系展布与活动断裂及新构造应力场的关系

对广西以及邻区的部分河流进行了统计分析，认为广西水系较好地反映了广西断裂的展布和活动性，一些原称隐伏断裂应当看成活动断裂，文章还对水系统计法进行了讨论，指出该方法在理论上存在某些缺陷，在实际操作上也存在较多问题。     

发震时深浅构造相互作用导致横向断层致锁的有限元分析

本文利用三维有限元方法，研究和计算了大震发生前、发生时，发生后震源断层面与深部同面立接断层之间的相互作用以及发震后促使深部断层发生错动从而对震源区近场横向活动断层致锁的结果，得到以下结果：（１）临近大震前震源断层面端部调整单元下方的深部断层有较高的剪应力水平，造成震时对震源断层面发生底辟作用的条件，即调整单元区对应的深部断层单元首次满足破裂条件并发生破裂。（２）震源端部的调整单元和具有蠕能力的横向     

应力触发模型研究进展概述

对应力触发问题的研究从20世纪60年代至今已近半个世纪。这半个世纪以来,地震专家和学者通过对大量震例的分析和比较,在应力触发问题某些方面的研究逐渐从探索性趋向系统性。主要从静态库仑破裂应力、动态库仑破裂应力和完整库仑破裂应力3方面简要概述其对地震触发的作用。     

河西走廊西段及邻区主要断裂（一）-晚新生代逆断层与走滑断层的地震剖面解释

基于地震剖面解释的构造分析表明，河西走廊西段及邻区发育有许多晚第三纪-第四纪的逆断层与走滑断层. 其主要类型有两种:一是与北祁连逆冲推覆作用有关的南倾逆断层，其走向北西，主要分布于北祁连山东北缘及河西走廊西南部地区；二是与阿尔金断裂活动有关的逆断层与走滑断层，主要分布于红柳峡、宽台山——合黎山地区. 这些断层与新生代始新世末期以来印-藏碰撞的远距离效应有关. 它们于晚第三纪开始活动，主要活动于第四纪时期，而且大多目前仍在活动，属于活动性断层，是河西走廊地区地震的潜发因素. 此外，它们还造成了地层的强烈变形，形成了一系列的地貌阶地和河流的水平错移.