地震破裂的空间分布模式

近年来,许多人开始从裂纹体系的角度讨论破裂的形成问题。等将裂纹的发展类比于不均匀介质中的渗流过程,由此模拟了断裂形成时的声发射和电阻率变化等物理特征。D.Vere Jones讨论层裂纹发展的分支和渗滤模式。L.knopoff和W.I.Newman则有见于地震活动的泊松独立性假设与观测事实之间的矛盾,通过对裂纹聚合及缝合过程的考虑,得出了一组用于描述裂纹体系发展的     

基于尾波干涉的储层时移特性监测方法研究（英文）

尾波是持续时间比主要波型长得多的多重散射波,它包含了直达波之外的部分有用信号。在油气田的开采过程中,由储层物性参数的微小变化而导致的储层速度的微小变化对初至的影响很小,无法通过初至变化直接观测,但是因为尾波为多重散射波,故储层速度的微小变化会在尾波的传播过程中被放大,因此利用尾波可以观测到这种变化。本文通过实验与数值模拟研究了尾波干涉方法在储层微小时移差异监测方面的有效性。合成地震数据是基于部分MarmousiⅡ模型采用有限差分波动方程正演方法计算获得,为了模拟时移地震中的储层波速变化,在模型中选取波速发生微小变化的目标区,计算速度扰动前后的合成地震数据,进而观测尾波变化。研究表明利用尾波干涉可检测储层物性的微小变化,为时移地震信号监测提供新的方法和手段,从而提高时移监测的准确度,也为开发生产工作提供可靠的指导。     

水库蓄放水对库底岩石介质弹性波速影响的数值模拟

为了解水库水体加、卸载及渗透过程中,库底岩石介质有效应力变化对弹性波速的影响,以及弹性波速变化与孔隙压力、有效应力变化之间的定量关系,以四川省紫坪铺水库为例,在前期已建立库区地质构造与水文地质结构模型,并推导出岩石介质变形与流体渗流耦合数学模型的基础上,进一步建立了有效应力对岩石弹性波速影响的数学模型,利用有限元方法定量计算了库底岩石介质的孔隙压力、附加有效应力和弹性波速的变化。结果表明:在水库水体加、卸载及渗透过程中,地下岩石介质弹性波速增量值的变化并不明显,最大变幅仅为±0.013km/s,变化范围主要集中在库底5km以上的局部区域;弹性波速增量值与附加有效应力变化同步,与水库水位变化形态相似;不同观测点弹性波速变化量的大小与埋藏位置、深度及附加有效应力的变化幅度有关,同一观测点,弹性纵波波速变化幅度大于弹性横波波速。文中数值模拟的结果与一些学者通过环境噪声方法获得的紫坪铺水库附近区域相对波速变化的反演结果在变化形态上大体一致,但变化幅度略有差异。     

原位地震波速度与衰减的长期观测

以压电换能器作为超声波源,在日本三浦湾海岸一处洞室内,对12m距离范围内的原位压缩波速度与衰减进行了为期1年的连续观测。我们首次检测到波速与衰减的周期性变化,其变化幅度分别为0.3%和4%,这和全日与半日的月潮与日潮是一致的。这种周期性变化也和海潮负荷引起的原位区域应变变化相吻合;而应变变化本身可由观测场地100m以外的应变记录估算得到。每当区域应变相对最大(扩张)时,波速都会达到相对最小,而衰减变为相对最大。这意味着原位岩石中孔隙或裂纹的开合导致了这些周期性变化。波速变化显示出了明显的14天的周期性,与大潮和小潮的周期相一致,这是由于波速改变对潮汐应变改变的非线性响应而引起的,表现为波速改变依赖于潮汐膨胀离开其峰值的快慢。     

利用超声尾波观测1.5 m长岩石断层黏滑实验的波速变化

在实验室内利用超声尾波观测大尺度(1.5 m)岩石断层的黏滑过程.利用基于尾波干涉的观测方法,我们获得了高达10~(-6)的相对波速变化的观测精度,这相当于~10 kPa的应力变化.利用高精度的测量,我们获取两种不同加载速率下(1μm·s~(-1),10μm·s~(-1))黏滑过程三个阶段(恢复、加载和滑动)基于波速变化的特征量.我们更进一步获取了断层失稳阶段波速变化的时空演化过程.最后讨论了该观测方法需要改进的地方.以上研究结果表明作为一种对现有实验观测手段的有益补充,利用超声尾波观测实验室大尺度岩石断层的动力学过程是可行的.     

岩石中裂纹对弹性波速度的影响

本文在常温常压下,对岩石中的层理,裂纹或裂缝引起的弹性波速变化特征进行了实验研究,并通过简化的人工裂缝模型,研究了裂缝密度和相对位置的变化对波速的影响取得了一些有意义的结果。     

电离层电子密度剖面和特征参数对两次日食事件的响应研究

本文利用亚洲和美洲地区多个测高仪台站的观测，并结合三维电离层-热层耦合理论模型进行数值模拟，对2020年6月21日和2017年8月21日两次日食事件期间电离层电子密度剖面的变化特征进行分析，并探讨这两次事件中日食效应的异同及形成机制.分析结果表明，在这两次日食期间，位于电离层低高度的E层和F₁层的电子密度变化与太阳辐射的变化基本同步；且F₁层峰值密度的日食响应幅度大于E层.该结果与以往观测一致，且日食响应无明显的经度变化.进一步地，通过分析观测和模拟结果中电子密度日食衰减效应的高度变化和时延特征，我们发现：(1)观测和模拟结果均表明，食甚时电子密度的最大相对衰减的位置一般不在F₁层峰的位置，而是在其上方约几十公里的高度；模拟结果显示该现象是由日食期间F₁层上方光化学过程与动力学过程共同作用导致；(2)在中纬地区，在F₂层峰附近及以上区域中电离层电子密度最大日食衰减相对太阳辐射变化的时延具有显著的经度变化，其相对衰减在亚洲地区随高度增加而减少，在北美地区随高度无明显变化，与以往报...     

松散承压含水层水位的同震响应实验与数值模拟

为深入理解井水位同震响应机理,本文开展了向完整井-松散含水层系统输入由不同频率和振幅（加速度）组成的正弦波荷载的振动台实验。以实验模型为物理模型,建立了振动作用下松散承压含水层中孔隙水压力响应的流固耦合模型和含水层水流与井流的相互作用模型,并运用多物理场耦合模拟软件COMSOL Multiphysics对实验过程进行了数值模拟。实验中观测到的四种典型水位变化形态与野外场地同震井水位变化形态相似。数值模拟结果显示,本研究建立的数学模型能较好地反映松散承压含水层中孔隙水压力和水位的响应情况。本文研究对解释地下水同震响应机制、岩体渗流稳定性和安全问题具有重要意义。     

流固耦合作用下流体对管道抗震性能的影响分析

在地震荷载作用下输液管道的破坏受到流体的影响，因此，流固耦合作用下的管道破坏数值模拟是分析管道抗震性能的关键。通过管道破坏分析的流固耦合有限元建模，实现了流固耦合作用下地震荷载加载和断层活动约束，介绍了建模过程以及模型参数选择，分析了流固耦合作用下管道的抗震性能及管内介质和流速等参数对管道破坏的影响。依据计算结果，管道内输送介质密度和流速越大，管道越易破坏，故在地下管道设计中应充分考虑管内介质的密度与流速。针对计算结果，为输液管道抗震设防提出了几点建议。     

华北地区典型岩石在1万巴压力下的密度和弹性波速度的实验研究s

利用高压三轴容器,对华北地区九种典型岩石的密度和弹性波速度随压力的变化关系进行了实验研究。实验的最高压力达到10,500巴。实验中利用电阻应变片测量岩石的体积变化从而得到密度的变化。用高频脉冲法测量了弹性波速度。由得到的密度参数和波速参数计算出高压下岩石的声阻抗。根据体应变和波速随压力变化的曲线估算了岩石的体积模量,裂纹孔隙度,裂纹闭合压力,波速达到稳定变化时的压力以及波速达到稳定变化时的值与常压下的波速值的差。对这些参数在地学及爆破工程上的应用进行了简单的讨论。      

岩石摩擦滑动失稳前断层区的波速变化

对岩石摩擦滑动失稳前断层区的波速变化进行了实验研究，实验表明，岩石摩擦滑动失稳前沿断层一侧的测线上观测不到测速变化，沿着跨断层的测线可观测到波速下降的前兆，因此，尝试用波速异常预断层带粘膜型地震时，选择测线应跨断层。     

基于波动理论的压电智能混凝土单轴破坏实验研究

通过在混凝土标准试块内埋置压电驱动器和传感器,以波动理论为基础,通过混凝土内发射和接收应力波,构筑压电智能混凝土的主动健康监测系统,并进行了压电智能混凝土标准试件单轴破坏实验,得到剪切波速、相对能量衰减和频域特性随破坏程度的变化。实验结果表明,在一定范围的频率下,剪切波速在临近极限荷载的区域,衰减速率有所增加;而相对能量衰减,在"局部裂纹萌生"阶段,衰减速率便增加。因此,相对能量衰减在混凝土破坏的初期阶段,更具有敏感性。     

断层带破裂过程波速变化的实验观测

利用含不同方向软弱夹层的岩石模型,在单轴压缩条件下,观测了模型破裂过程的波速变化。实验设备及模型与文献相同。声波探头跨模型夹层并垂直于模型长轴布置。加压时,记录轴向应力——位移曲线并定点观测纵波走时的变化。另外同时观测了模型破裂过程中穿透声波的波形变化。主要结果为     

地震波速变化和地壳内应力的测定

通过重复爆破方法，得到了关于日本关东东海地区的地震观测信号，进而给出了其P波速度的时间变化。这些变化包括：地壳岩石对地壳中应力变化的三个基本过程：潮汐变化、构造应力积累及与大震相联系的应力变化。部分波速变化对应力的反映灵敏度可以估算为0．01～0．1(MPa)^-1。结果显示，大震孕育区内的应力变化可以通过观测地震波速的变化得到监控。     

地震热异常机理与红外遥感观测

正本研究通过卫星遥感和地热观测资料的时空变化特征对比分析,并结合多物理场耦合模拟研究,探讨了地震热异常的可能机理以及卫星遥感观测的可行性和存在问题。获得初步认识:(1)通过流-固-热多物理场耦合模拟分析,发现地震前的短临热异常都出现在微破裂发育贯通的地带,主要沿断裂带分布。     

动力荷载作用下混凝土破裂特征的CT试验研究

汶川地震后,强震作用下的大坝混凝土动态力学性能研究广受关注.本文利用CT技术对动力荷载作用下混凝土细观破裂过程进行实时扫描观测,获得了混凝土试件在动力荷载作用下裂纹的开裂、扩展、贯通的全过程CT图像,并给出了动力压缩、动力拉伸CT试验的初步成果.结果表明:动力压缩荷载条件下混凝土破坏时裂纹起裂点多,裂纹演化速度快,能够...     

利用不规则载荷模型分析马家岭流动水准异常

通过环境调查等手段,收集整理马家岭水准观测场地周边环境变化参数及岩土力学参数,运用不规则二维载荷模型计算荷载引起的水准高差变化。结果显示,霍山大峡谷漂流场地停车场的建设对马家岭水准观测有一定影响,影响量约为0.77mm,与实际观测高差0.70mm接近,研究结果从定量模拟的角度证实了马家岭流动水准异常为环境荷载变化引起的地面高差变化。     

超声波速度测定中影响因素的实验研究

超声波测波速时,会受到样品长度、换能器频率、信号放大倍数以及耦合剂和耦合力等因素影响.为了定量地了解这些因素对测量结果的影响,本文用550 KHz、50 KHz二种频率换能器测量了近百块不同长度、空气干燥样品的波速.发现波速随长度的增加由一维“杆”中的波速逐渐增大并稳定在三维“无限大”中的波速,在此过程中长度对550 ...     

伊朗中东部Ghaen-Birjand地区上地壳各向异性研究c

通过对1997年5月10日Zirkuh ( Ghaen-Birjand )破坏性地震若干余震横波分裂现象的观测，研究了该地区上地壳各向异性特征. 采用质点运动图和纵横比两种不同手段获取了横波分裂参数. 所选余震记录显示了明显的横波分裂，说明该地区介质具有强烈的各向异性. 通过质点运动的方法得出:快横波的偏振方向为22N19E；且快、慢横波的延时之差为6516 ms. 用纵横比的方法得到的结果为:快横波的偏振方向35N18E, 且快、慢横波的延时之差为(4910)ms. 对于厚约5 km各向异性均匀分布的水平层， 我们采用了一个沿应力分布的裂纹模型，并采用垂直于N22E排列, 且密度为0.01的裂纹情况来解释本文结果. 由于研究范围是上地壳，因此假设裂纹被水填充. 最后通过Hudson模型，对裂纹密度为0.005, 0.01和0.03的模型，给出横波速度随传播方向与裂纹对称轴夹角的变化曲线. 结果表明，当横波的偏振平行于裂纹表面时波速不随角度变化；而偏振垂直于裂纹表面时，速度曲线则有明显变化.      

双层粘合模型的研究及其应用——北京、天津和唐山地区地壳结构的初步实验模拟

为了获得具有合适波速的模型材料,文中讨论了可以定量控制模型材料波速的双层粘合模型。将两种波速不同的模型材料板按不同的厚度比例粘合在一起,只要入射波波长比板的厚度大得多,就可以使粘合模型的波速在这两种材料的波速值范围内变化。应用双层粘合模型,以1:20万的比例,实验模拟了文[3]给出的北京、天津和唐山地区地壳结构。在模拟地震图上观测到了对应于文[3]所给出的四组震相。模拟地震图与唐山余震地震图在一定程度上相似。