含硬包体试样微破裂图象演变过程的实验研究

含硬包体试样在双轴加压下的微破裂图象为:加压初期，微破裂先在试样周围活动，中部形成空区；随1增加，微破裂空区逐步变小；1再增加，微破裂在原空区内活跃，而原活跃区的微破裂则减少；临近主破裂时，微破裂逐步形成条带；条带上的微破裂来回跳跃；微破裂空间分维Ds从小到大，临近主破裂前转为降低．这些特征在以往破裂实验中很少提到，但与强震前地震活动图象的长期活动特征有一定的相似性．文中以澜沧-耿马地震为例进行了具体的对比分析．      

软硬接触对含包体试样破裂模式影响的数值试验

运用自行开发的岩石破裂过程分析系统RFPA^2D，对包体与母岩间软、硬接触对包体试样破裂模式的影响进行了数值试验。研究认为：软、硬接触对包体试样的破裂特征和试样最大承载力起着重要的影响，软接触对包体试样的破裂特征和最大承载力起着决定性的影响，而包体本身所起的作用并不重要。硬接触时包体试样的破裂特征和最大承载力主要取决于包体和母岩的力学性质。     

伴随岩石破裂的VLF，MF，HF和VHF电磁辐射特性的实验研究.

许多国内外学者观测到伴随岩石破裂的电磁辐射现象，但实验结果不能解释实际观测记录的不同步现象，即有的台有异常，有的台没有异常；同一个观测台不同频段的信号也不同时出现．给地震预报工作带来不少困难．本实验结果可以解释不同步现象．实验采用单轴加压岩样直至破裂．不同频段的天线安置在远离岩样2 m的不同方位上．采用14道磁带机同步记录岩样破裂全过程的电磁信号． 实验结果表明:① 岩样在主破裂过程中，4种频段都记录到了信号，但不同频率出现的时间有时不同步；② 主破裂发生时刻电磁辐射强度最大，但不同方位信号的强度不同.      

地震前兆场物理模式与前兆时空分布机制研究(一)——坚固体孕震模式的由来与证据ns 100% secura

首先针对地震前兆场物理模式建立 项目的需要，阐述了该项目的研究思路与必须研究的若干科学问题，强调了强震孕育条件与过程的研究是其中的核心．文中先对笔者80年代提出的坚固体孕震模式的由来与发展作了概述；进而从深部构造、力学分析、破裂实验三个方面论证了该模式的合理性．从华北北部层析成像研究结果看出:强震震源都分布在高速块体内，或高速块体与低速块体接触地带，但偏于高速体一侧．通过硬、软包体力学模型研究，确认:硬包体(即坚固体)是大量应变能高度集中的重要条件．岩石失稳条件的理论与实验研究一致表明:只有震源体的刚度大于环境刚度时才可能导致岩体失稳、突然破裂与应力降的产生．      

含硬包体试样破裂孕育过程中应变场的变化特征

在含硬包体的混凝土试样，双轴加压的破裂孕育过程中，观测自由面的应变场，随着应力增加，高应变区逐步形成，应变梯度增大，主破裂前，有的高应变区应变量与应变梯度均减小，有的则增加，主破裂发生应变及其梯度相对都较低的一个高应变梯度区，应变场区内不同测点，其应变随应力及时间的变化而形态不同，临皮裂前，距破裂带和包体近的测点应图像复杂，有的反向加速增大，有的同向加速增大，有的显著减小；而远处测点，变化迟缓且不     

含硬包体试样在破裂孕育过程中波速场的变化

含硬包体混凝土试样在底面支撑侧面双轴加压至主破裂的情况下波速场的变化图象为：加压初期,试样上的纵波平均速度在４１７５～４６１５ｍ／ｓ之间变化,随着压力升高,出现小于４１７５ｍ／ｓ的低速区,但范围甚小,位置在两个包体之间。随后出现大于４６１５ｍ／ｓ的高速区,范围大致与包体位置一致。随着σ１的增加,低速区在逐渐变大,高速区逐步减小后又重新变大,高速区与低速区在平面上相互重叠,在空间上看,高速区被低速区包围着。临近主破裂时,低速区变小并逐步形成条带,高速区也变小,主要集中在靠近未来出现破裂的一个包体位置上。最终的破裂面出现在此高速区与低速条带交界附近,包体也局部破裂了。     

含典型裂纹系硬包体复合模型的应力场及破裂特征

针对硬包体孕震模式力学机制研究，分别对含雁行裂纹系及组合裂纹系的硬包体复合模型，在单轴压力作用下的应力场及破裂特征作了实验研究和比较．结果表明，在硬包体中，逆向雁行裂纹系和T形裂纹系是孕育强震并易于发震的有利地质构造．      

地震电磁辐射前兆不同步现象物理机制的实验研究

为了研究地震电磁辐射前兆信号不同步现象的物理机制,我们对岩样施加双轴压力,使岩样产生剪切破裂和摩擦滑动,以模拟地震孕震区构造断裂带的活动．在断裂缝周围放置各类频率的天线,采用自动快速连续观测系统,记录各类岩样在剪切破裂和滑动摩擦过程中不同方位、不同频率的电磁辐射和声发射信号． 实验结果表明: ① 岩样在双轴压力作用下发生剪切破裂和滑动摩擦过程中出现大量的电磁信号,信号的频率从几百赫兹~几千赫兹;② 不同方位、不同频率的天线接收的信号到时不同步、信号幅度也有差异,位于裂缝处的天线接收的信号最大;③ 电信号和磁信号不同步出现,其中电信号出现的频率次数多,而且幅度大． 笔者认为,产生电信号（E）和磁信号（M）的机理不同．岩样内部的电信号是由于岩石晶体的压电效应和破裂的新生表面的净电荷产生的,而磁信号是岩石带电碎片的高速运动和岩石破裂时向外发射电子激励周围空气电离产生．分析几次中强地震的电磁前兆信号,也存在电和磁信号的不同步现象,而且电信号早于磁信号．如果同一个台站同时观测电场（地下）和磁场（大气）,能有效提高地震预报的效能．      

含多组雁列构造试样的特征位移场与声发射的关系-应变空区的实验与理论探讨

针对唐山等大地震前出现的形变空区现象，依据实验和理论对应变空区进行了探讨． 实验过程中采用焦散线法、实时全息干涉计量方法(激光)图像摄影记录，同时进行微破裂(声发射)记录．依据固体损伤理论，结合微破裂定位对应变空区进行研究，得出两点结论:①应变空区在线弹性情况下出现是一种必然现象，且应变空区的位置相对稳定，与裂纹端部的应力集中相对应；②应变空区内几乎不发生微破裂．微破裂总是从高应力区产生，且几乎就发生在应力集中区与应变空区相联的条带内，最终表现为微破裂(声发射)的带状或成丛分布．主破裂总是从应变核(焦散阴影区)开始，然后向应变空区急剧发展，形成主大破裂，最终导致试样崩溃．      

唐山大地震孕育过程的数值模拟研究

根据1976年唐山7.8级地震的前兆资料，结合岩石破裂物理、震源物理、构造物理、地震前兆、地震力源、地壳结构等方面的研究结果，采用含有菱形硬包体的饱和水孔隙介质模型，数值模拟了唐山大地震的孕育过程．首先导出了考虑岩石非弹性体积膨胀和应变软化、孔隙水渗透的固-液两相介质的孕震动力学方程组，提出了用增量形式求解该方程组的有限差分法，然后计算模拟了硬包体内含有断层软弱带时的唐山大震的孕育过程，及其时空变化特征．数值模拟结果表明，唐山大地震的孕育主要经历了弹性积累、早期非弹性体积膨胀、断层第1次加速软化(加速破坏和蠕滑)、天津-宁河一带第2次非弹性膨胀、断层第2次加速软化(临震加速破坏和蠕滑)和发震等过程．这里，与断层的加速破坏相对应，孕震介质的某些部分出现了非弹性膨胀的弹性恢复和二次非弹性膨胀．与前兆观测资料比较分析可以发现，上述模拟结果可以比较好地解释实际观测资料的变化特征．同时，数值模拟还进一步揭示了唐山地震孕育场的时空变化规律和复杂图象，为地震前兆场变化的物理机制的研究奠定了基础．      

震源孕育模式的数值模拟研究

在充分考虑地质体材料力学性质非均匀性特点的基础上，运用岩石破裂失稳过程有限元分析新方法(RFPA)，以不存在明显孕震构造特征的包体模式为例，模拟研究了挤压边界条件下的震源孕育模式，包括断层的形成过程和地震活动特征，演示出孕震体由变形、破裂到宏观贯通的地震全过程以及它们的时空强基本规律．计算所得到的应力、变形和微震空间分布，形象地给出了变形局部化、震源迁移、膨胀或隆起，弹性回跳和X型共轭变形带等直观图象．      

岩石破裂孕育过程中的几种Q值变化

采用脉冲传播谱振幅比法、能量法和尾波法分别测定片麻岩破裂孕育过程中的Ｑ值变化．结果表明:谱振幅比法所得Ｑ值呈现相对平稳值——升高至甚高值(极大值)——回降——破裂的变化形式；能量法所得Ｑ值变化形态与上述相反，即平稳值——低值——回升——破裂；而尾波法所得Ｑ值，主频Ｑ值呈现相对高值——下降至低值(极小)——回升——破裂，与能量法Ｑ值变化大体一致．而对于高频(大于主频)Ｑ值则呈现平稳值——升高至极大值——回降——破裂．同时尾波振幅谱还表明:应力达70％破裂应力后，首先是高频Ｓ波迅速减少(QC)变大)，临近主破裂时主频Ｓ波则大幅度减少(QC回升)，这可能是两种尾波QC变化形态不同的原因所致．而P，S波(初至波)振幅谱也表明，随着裂隙出现，Ｓ波频带变窄，高频成分迅速减少．即S波谱变化不同．这使采用不同方法所得的QS的变化特征不同．      

滇西地区强震前兆源过程的力学模型与数值摸拟

云南西部地区的强震和大地震主要发生在一些板内大型走滑断裂带上，有一个10～20 km的深度优势层位；地震的破裂基本上是以走滑型破裂为特征．联系云南岩石层结构与动力学背景，我们认为，本区的地震可能有这样一种成核过程: 由于岩石层结构的层次性、非均匀性，在整个岩石层板块构造运动背景场中，可能会在岩石层的中深部形成局部剪应变集中区或滑动区，尔后这个剪应变集中区或滑动区沿着断层带边界向地表滑移扩展．当滑动由深部向浅部扩展时，滑动峰将遇到断层面上的最大抗剪强度区而被阻碍闭锁，形成一个地震活动空区．随着构造荷载的逐渐增加，滑动最终要向前扩展导致整个闭锁区的失稳破裂，产生大地震．给出了描述这个地震过程的一个简单的近似积分方程；数值结果表明，该模型具有一个向不稳定非线性加速发展的阶段，这个阶段对地震前兆的形成可能有重要意义．      

山西大同震群序列的震源力学特征和有限元数值模拟

统一研究了1989－1993年期间发生的大同震群活动特点及主要地震的震源机制和破裂过程．为了模似大同震群的震源力学特征，从断裂扩展的角度提出了共轭形断裂系破裂的力学模式，并给出了位移场、应力场和应变能分布的有限元计算结果．此外，还着重讨论了三次大同地震高潮期前记录的地热前兆现象．      

1995年1月17日日本阪神7.2级地震的构造条件研究

从地质构造背景、余震活动 、地震地表破裂及其位移分布特征和强地面运动等方面，分析了1995年1月17日日本阪神7.2级地震发震构造的几何学和动力学特点，认为野岛断裂和六甲山断裂走向相同，但倾向相反，上升盘与下降盘呈对角对称分布，属于逆走滑断裂．它们构成一条枢纽性走滑断裂，阪神地震就发生在该断裂的枢纽轴部，走滑断裂的枢纽运动导致了此次强震的孕育和发生．走滑断裂的枢纽运动常常伴随着大地震的发生，其动力学原因可以通过矩形截面梁扭转的应力分析来模拟．在一定的震中距范围内，地震地表破裂的位错量、余震密集程度以及峰值加速度随震中距的变化规律，有如在扭转的矩形截面梁内部从中心向周围的剪切应力大小的改变． 最后，从特定的地质构造环境和构造力学条件，分析了神户市地震破坏最严重地区的分布特点．本文的研究结果不仅在识别中长期地震危险区，而且在合理地建立地震灾害预测模型等方面都有一定的应用价值.      

用数字化宽频带波形资料反演共和地震的震源参数

1990年4月26日，在青海省共和县境内发生了一次MS＝6.9的地震．随后于1990年5月7日、1994年1月3日和1994年2月16日在同一地区相继发生了震级分别为MS＝5.5，6.0和5.7的余震．用频率域矩张量反演方法得到了上述地震的矩张量．结果表明，这4次地震的震源机制总体上比较接近，是以逆冲为主的、走向NWW、倾向SSW的断层，其标量地震矩M0分别为:MS＝6.9地震，9.41018 Nm；MS＝5.5地震，8.01016 Nm；MS＝6.0地震，4.91017 Nm；MS＝5.7地震，2.91017 Nm．反演结果还表明，这几次地震的震源过程明显不同，MS＝6.9地震比较复杂，它主要是由两次规模相当的事件构成的，第一次事件从0 s开始至12 s结束，地震矩为4.71018 Nm；第二次事件从31 s开始至41 s结束，地震矩为2.51018 Nm；另外，在上述两次主要事件之间(12～31 s)，还有一次较小的事件发生，地震矩为2.11018 Nm．与MS＝6.9主震相比，3次余震的震源过程比较简单，其震源时间函数呈简单脉冲形状，表明这几次余震都是主要由一次连续的破裂构成．MS＝5.5地震的上升时间为4 s，持续时间11 s；MS＝6.0地震的上升时间为6 s，持续时间16 s；MS＝5.7地震的上升时间约为6 s，持续时间13 s．      

突发应变扰动-一种新的破裂前兆的实验研究c

采用新的仪器系统多功能高频地震仪记录岩样上多点应变在破裂孕育过程中的变化．结果发现:在岩石主破裂前,各点应变除趋势性特征变化外,同时出现突发扰动．突发应变扰动有可能作为大震短临前兆的一种．      

远场和超远场前兆的模拟实验研究

在岩石试件、传压块体（包括岩石和钢块）和压机架上布设应变观测点，观测研究它们在岩石试样破裂孕育过程中的变化特征。结果发现，岩样临破坏前除岩样上各个测点都出现异常变化外，同时较远处的测力元件、传压块体和压机架上的应变也出现了突变或扰动前兆异常。岩石试样外部测点的应变特征变化在极临近主破裂时才有反映。而岩样上的测点除极临近主破裂时有突变和扰动外在离主破裂较早时已有反映。岩石试样外的测点距岩样约25－90cm，约为破裂尺度的3－10（多）倍。这表明在孕震区以外很远的地方都可能出现前兆异常。并初步探讨了形成远场前兆的原因。     

具有分形结构强度分布的二维地震断层模拟

提出一种二维地震断层破裂模式，这是在一维弹簧-滑块模式的基础上建立的．利用这种断层的二维向量模型，研究了地震断层的动力学平面-应变的破裂问题．形象、直观地模拟了具有均匀或不均匀破裂强度分布的二维地震断层的破裂成核、扩展、传播直至停止的动力学全过程．阐明了在均匀预应力条件下，断层将获得足够的动量以克服破裂传播路径上的高强度障碍体．破裂锋面亦可绕过孤立的障碍体继续向前传播．整个模拟过程表明:断层破裂过程的停止条件对模拟地震破裂的全过程起着重要作用；我们还研究了断层面上破裂强度分布不均匀条件下断层的动态破裂过程，模拟了具有分形结构强度分布的二维地震断层产生的地震序列．它具有类似自然界地震现象的某些特征．这些特征主要取决于断层面上破裂强度的分布及初始应力降的大小．建立在实验和观测基础上的断层破裂过程模拟研究，为解释地震活动性统计规律的某些特征提供了物理基础.      

地震发生时间和地质构造有关的一个证据——地震地方平太阴时与断层走向的关系

研究地震发震时的地方平太阴时和地震断层走向两者之间的关系．共计算了24组53个地震的地方平太阴时．根据月亮在地球内任一点形成的起潮力是一个主要周期大约为12小时25分钟左右的周期性函数，月亮在地方平太阴时相隔180的两个位置上，对地球内任一点的起潮力基本上相同这一现象，计算了原地重复发生的两个地震1－2或1－2180的值．计算结果表明:① 如果同一地点的前后地震断层走向一致，则一般较小；如果断层走向不一致，则一般较大；② 不同地区的地震，即使断层走向相近，其地方平太阴时的分布也较分散，且不表现出有在月亮的上、下中天附近集中的倾向．这些结果说明:月亮固体潮对地震的触发作用和地震断层走向有关；在研究月亮固体潮与地震的关系时，不宜把不同地区的地震放在一起进行统计，必须考虑不同震源区孕震环境的差异．