岩石错动面上阶梯形凸起的破裂过程与失稳型式研究

本文介绍了三轴压缩下花岗岩试件内阶梯形错动面凸起部位破裂过程和失稳型式的实验。结果显示,当差应力量值(σ_1—σ_3)达到0.15—0.17(σ_1—σ_3)。(试件发生首次粘滑时的峰值应力)时,在阶梯形凸起的底部发生宏观破裂,其应力—位移关系呈线性变化,且破裂随应力量值的增加而继续扩展。在(σ_1-σ_3)≥0.3(σ_1-σ_3)c时,发生破裂贯通,凸起被剪断。断裂面上次级凹凸体发育。当(σ_1-σ_3)(?)(σ_1-σ_3)c时,原阶梯形错动面被铲平,其后沿该面发生了伴随大应力降和强烈振动的突发性失稳。上述结果表明,在断层滑动过程中,断层面上的凹凸体破裂直至被铲平的过程仅能导致微震、前震和声发射等事件的发生,而主震则系由平直断裂的粘滑引起的。     

中国大陆区断层蠕动的若干地质形迹

中国大陆区多数活动断裂虽未见有引起地表变形的明显断层蠕滑运动现象，但仍不乏断层蠕滑运动的种种地质形迹，如区域性有序的地裂运动，沿断裂分布的线性变形带，以及与地质滑动速率相比大大偏低的地震滑动速率等．认识并查明断层蠕滑运动这一重要活动习性，在理论上和实际中均有重要意义．      

岩石错动面的凹凸不平及两种突发失稳

岩石具有两种不同机制的突发失稳型式,即低压和高压突发失稳。二者的基本区别在于错动过程的“非匀阻”和“匀阻”。错动面的凹凸不平是造成非匀阻和影响失稳型式的重要因素之一。根据不同的机制和运动方程,建立了各种失稳型式的相应判据,其中反映了环境刚度、接触刚度及非匀阻系数的影响。浅源强震主要是一种高压突发失稳的过程。本文强调,除强度条件外,强震的发生还必须具备环境刚度条件、匀阻条件以及其它的必要条件     

岷县漳县强震前的跨断层短临异常及亚失稳状态特征

2013年岷县漳县M_S6.6地震发生前2～4d,距震中37～70km的四店、毛羽沟、麻界滩跨断层流动短水准场地观测到以正断层型突跳为主的短临异常,尤其是四店场地,变幅高达5.5mm,异常相当显著。文中对这3处场地所在的西秦岭构造区的跨断层短水准观测资料进行分析,并结合GPS连续观测数据与小地震活动信息对其异常机理进行探讨。结果表明:岷县漳县震前数天,西秦岭构造区跨断层短水准观测显示的断层活动微动态变化量增大、特性明显改变及靠近震区的"局部化增强"等现象,符合构造力学实验显示的亚失稳状态特征。     

人工边界高频振荡失稳机理的一点注记

进一步完善了人工边界高频振荡失稳机理的解释. 解析证明了对于一维波动模型的离散模型, 当人工波速大于1.5倍的离散空间步距与时间步距的比值时, 则在某一高频段内, 其稳态波动解在人工边界上反射系数的模大于1的命题. 在此基础上对失稳的高频段作了进一步的讨论, 揭示了高频振荡失稳发生于对波动数值模拟无意义的高频段.      

断层失稳错动热场前兆模式：雁列断层的实验研究

在实验室使用红外热像仪和接触式测温仪同步观测记录了压性和张性雁列断层失稳错动前后的热场变化过程.从实验记录中发现,在断层失稳引起温度场和热红外辐射亮温温度场上升之前,在两断层段之间的岩桥区发生降温变化.断层带开始升温发生在失稳前2～3 s内,岩桥区的降温却发生在失稳前约20s,这两个超前时间长度相差近一个量级.此类热场先降后升变化过程在雁列构造变形中有一定的普遍性,可能作为雁列断层失稳错动的热场前兆模式.根据实验观测结果,详细描述了上述热场变化的时间过程及其空间分布特征,分析了产生此种失稳前兆模式的机制,显著异常出现的条件及有利观测部位,讨论了它在地震前兆探索等研究中的意义.     

断层失稳滑动瞬态过程的实验观测与分析

正地震过程伴随着岩体的破裂与断层的摩擦滑动失稳过程。断层的扩展与失稳过程一直是地震学研究的基本问题,观测变形过程物理场演化特征,建立失稳模式,对于理解和认识地震机制具有重要的参考和应用价值。地震过程可以简单地划分为地震孕育阶段、地震发生阶段和震后调整阶段。3阶段中,地震发生过程瞬间的记录尤其缺乏,特别是对地震瞬间的近场力学过程所知甚少。但是,短时间内,大面积提高现场地震力学过程瞬态场的观测具有相当难度。因此,在实验室模拟断     

亚失稳阶段雁列断层热场演化的实验研究

寻找地震前兆是国内外地震预报的难点.在实验室开展岩石变形实验,观测相关物理量的演化特征和规律,是前兆探索中重要的基础工作.本文对压性雁列断层进行变形实验,根据应力时间曲线将具有前兆意义的变形阶段分为强偏离线性阶段、亚失稳阶段和失稳阶段,利用红外热像仪记录各个阶段的热场变化,特别是亚失稳阶段的热场表现.研究结果显示:强偏离线性阶段,岩桥区挤压升温;亚失稳阶段,断层带增温,且高温点扩展连通,断层带内侧卸载降温,断层带上的协同化增温和断层带内侧(包含岩桥区)的协同化降温是失稳前的重要信号;失稳阶段,应力释放,标本整体降温,只有断层带因摩擦升温.总之,亚失稳阶段的热场具有明显特征,利于识别出亚失稳态;不同变形阶段、不同构造部位温度变化不同,在寻找与构造活动相关的热异常时,应考虑变形所处的阶段及异常所处的构造部位.     

断层水平错动下河流演变过程的数值模拟研究

在活动构造区, 河流地貌对构造活动具有明显的响应, 地貌形态和水系形态能够很好地记录构造活动信息。 基于地貌演化理论, 考虑断层的左旋错动作用及降雨等因素, 利用数值模拟方法, 定量研究河流形态在断层水平错动及流水侵蚀内外力作用下的动力学演变过程。 初步的计算结果显示了河流形态与断层走滑运动的耦合效应。 断层发生水平左旋滑动促使该处河道两侧的陡坎发生相对错动, 形成弯转水系, 伴随河流的侧向侵蚀作用, 河道上下游连续被拓宽, 河道下游右侧堆积了较厚的沉积物, 而河道上游左侧由于受到较强流水侵蚀作用很难堆积沉积物。 分别对河道上游和河道下游的横剖面形态进行对比分析, 表明由于断层水平错动效应, 使得河道下游两侧呈现不对称特征, 而河道上游依然保持着明显对称性。 同时, 河道剖面形态对断层水平错动作用有积极的响应, 由于断层持续左旋走滑运动, 断层处剖面的高程突然增加, 坡度也随之突然变陡。 数值模拟结果与实际地质考察结果有着很好的一致性, 证明了理论和数值模型的可靠性。     

受断层构造影响的深部岩体现场调查及力学特征分析

为了掌握断层构造带对周围岩体地质力学的影响程度及范围,以金川Ⅲ矿区+1165m水平巷道为工程背景,进行了现场调查、试验研究和理论分析等研究.首先,在了解工程概况的基础上,分别分析了主要构造、地层岩性和地应力分布规律.然后,采用详细线观测法进行结构面的现场调查,结果表明越靠近F2断层的岩体,受其影响程度越大,稳定性就越差;可将影响范围分为断层带(0～84m)、断层影响带(84～117m)、破碎带(117～146m)和节理带(146～180m)四个区域;采用数理统计方法分析不同影响区域的岩体节理密度和分布情况,表明整个影响范围之内岩体的完整系数Kv为0.5左右.最后,采用X衍射仪和扫描电镜对调查区域内的岩体进行矿物成分和微观损伤分析,表明从断层带至节理带,其岩体受构造影响程度逐渐减小,先是呈松散泥状岩体,然后由破碎状态过程到节理发育的岩体.巷道变形调查结果表明,岩体受断层影响程度越大,巷道的整体变形程度也越大,其支护形式也不一样.这些调查与研究结果对于深部巷道的掘进和大硐室开挖具有十分重要的参考价值.     

二台活动断裂南段古地震研究及断裂向南扩展问题

二台活动断裂南段全新世期间曾发生过２～３次古地震事件。古地震遗迹具有北多南少，北老南新的现象，与该活动断裂带北老南新的特征一致，显示二台活动断裂的破裂过程有向南扩展的规律     

岩石破裂中的光声效应

在实验室条件下研究了花岗岩样品受单轴压缩破裂过程中的光和声发射效应,所得可见光谱轮廓与空气分子的光谱相似,但具有能量高于紫光的成份。除在主破裂时有大的光脉冲和声发射外,在主破裂前也记录到弱的光脉冲,它们与大的声发射率有同步现象。     

岩石破裂中的光声效应

在实验室条件下研究了花岗岩样品受单轴压缩破裂过程中的光和声发射效应,所得可见光谱轮廓与空气分子的光谱相似,但具有能量高于紫光的成份。除在主破裂时有大的光脉冲和声发射外,在主破裂前也记录到弱的光脉冲,它们与大的声发射率有同步现象。     

煤岩变形破裂电磁辐射的实验研究

对受载煤体变形破裂产生电磁辐射进行了实验研究及规律分析,并对煤岩变形破裂电磁辐射的机理进行了探讨分析．研究结果表明,煤体变形破裂时能够产生电磁辐射,电磁辐射信号与声发射信号并非严格同步,电磁辐射信号较声发射信号丰富,电磁辐射与煤岩体的变形破裂过程密切相关．煤岩电磁辐射技术在揭示煤岩变形破裂机理,预测、预报地震,矿山煤岩灾害动力现象及岩石混凝土建筑稳定性方面有着非常广泛的应用前景．     

岩石错动面的非匀阻性与突发失稳

断层错动面的非匀阻效应是决定失稳型式和是否发震的重要因素之一。实验研究表明:凹凸不平的错动面只有当凹凸部在错动中被铲削至相对平直而使阻力相对均匀的情况下才可能突发失稳,并可用非匀阻系数ζ定量地表示错动面凹凸和非匀阻程度。通过比较锯切面与破裂面凹凸程度的差别,以及二者不同的应力降大小,进一步建立了一种实验确定非匀阻系数的新方法,给出了花岗闪长岩、花岗岩和石英岩破裂面的非匀阻系数与相对不平度的关系.从而为外推判断断层发震的可能性提供了依据     

煤岩变形破裂电磁辐射的实验研究

对受载煤体变形破裂产生电磁辐射进行了实验研究及规律分析,并对煤岩变形破裂电磁辐射的机理进行了探讨分析．研究结果表明,煤体变形破裂时能够产生电磁辐射,电磁辐射信号与声发射信号并非严格同步,电磁辐射信号较声发射信号丰富,电磁辐射与煤岩体的变形破裂过程密切相关．煤岩电磁辐射技术在揭示煤岩变形破裂机理,预测、预报地震,矿山煤岩灾害动力现象及岩石混凝土建筑稳定性方面有着非常广泛的应用前景．     

岩石摩擦弱化及失稳序列的数值模拟

通过基于“瞬间闭锁”假定的多滑块-弹簧模型对摩擦滑动进行模拟,讨论了强度分布不均匀性及系统刚度构成对整个系统稳定性的影响.通过图示平均剪应力和平均位移的关系,对断层模型随错动的演化作了清晰的描述.结果表明:(1)均匀的滑动面及外部系统刚度较小的情况(这相当于高压条件下形成的光滑剪切破裂面的情况)易于发生粘-滑振荡.(2)随着错动次数的不断增加,错动的空间分布向不均匀方向发展,从而使平均应力降减小,系统整体趋向稳定,即断层活动历史越长越趋向稳定.(3)由于导入了具有负刚度效果的力和位移组合控制,通常加载方式条件下只能产生不稳定的过程可以转变为一个平均效果上的准静态弱化过程,类似于滑动弱化过程.     

岩体缺陷对岩洞的影响分析

基于岩体的实际特点，将半解析法发展用于岩洞三维地震反应分析，通过数值计算取得了有多种形式断裂构造带的岩层中的洞室以及矿柱在地震与地表脉冲荷载作用下应力与运动的特征。     

小江断裂带中段盆地的发育阶段及其与区域构造运动的关系

小江断裂带中段新生代发育的系列盆地，根据其发育阶段可分为始新世—渐新世、上新世—早更新世、中更新世—晚更新世和晚更新世—全新世４个阶段，并根据发育持续性可分为继承性、阶段性、复活性、新生性４种类型。由大比例尺填图所获资料及前人成果，介绍了各阶段盆地的分布特征和成因机制，讨论了盆地发育与区域构造运动、断裂活动的关系     

耦合模式长期积分中东亚夏季风与ENSO联系的不稳定性

通过对挪威卑尔根全球大气-海洋-海冰耦合模式300a控制积分结果进行交叉子波分析,揭示了东亚夏季风（EASM）与同期Nio3区（90°W～150°W,5°S～5°N）海洋表面温度异常的相关关系在长期变化中是不稳定的,呈现出明显的阶段性特征.气候要素场在二者联系的紧密（HCP）和微弱（LCP）时期差别显著,在HCP时期,西北太平洋对流层低层出现一对耦合的异常气旋和反气旋性环流系统;东南亚地区对流层低层表现为强东风异常,风速的年际变率加大;热带西太平洋对流层温度和位势高度场的年际变率普遍加强.此外,中国夏季降水与同期Nio3区海洋表面温度异常的相关关系在上述两种时期也存在较大差别.