裂纹端部旋转与应力集中的相互作用

我们用旋转和速度这样两个场矢量代替了传统的位移矢量,来描述弹性介质的状态变化.利用新的场变量可以获得一组弹性介质的动力学关系或场方程.现在作为场源的是用平均应力定义的应力变化率和应力集中,显然这对于讨论介质中存在裂纹和裂纹扩展这样一类动力学问题无疑是方便的.由场的能量动量张量和动量守恒定律,我们得到了旋转和应力集中相互作用的重要概念.最后我们讨论了型Ⅰ和Ⅱ型裂纹端部这种相互作用的图象,计算了相互作用的大小和方向.     

受压剪应力作用闭合裂纹的光弹性研究

文中给出了受压剪应力作用闭合裂纹端部应力场的断裂力学解.提出了一种预制闭合裂纹的新方法.对闭合裂纹做了新的光弹性研究.分析了应力强度因子(SIF)及闭合裂纹表面摩擦力的变化.探讨了压剪闭合共线双裂纹之间奇异应力场的相互作用.用有限元法对压剪闭合裂纹SIF所做的计算说明,本文实验结果合理.最后,讨论了本文结果在震源研究中的某些应用.      

裂纹间动态相互作用的实验观测与理论分析──以共线剪切裂纹归并为例

本文以共线剪切裂纹的归并为例,研究裂纹系的动态相互作用．实验结果表明：在张破裂的意义上,小间距共线剪切裂纹的内端部实际上是阻碍结构,通过迂回弯曲的张破裂归并．本文提出一种估计张破裂扩展途径的近似方法,利用张应力破裂判据找出了潜在的破裂扩展途径的第一近似,较好地模拟了共线裂纹的破裂途径,和现有的数值模拟方法比较,可以大大缩短机时,简化计算程序,保证精确度．本研究结出了岩石剪切破裂“隧道效应”（即破裂跳过障碍体,而障碍体本身不破坏）的机理,还给出了脆性介质在摩擦、磨损过程中碎屑产生的机理．     

旋转运动物理学新进展教材

介绍了线性连续介质理论,包含非对称应力场,也包含对称应变和反对称旋转。我们讨论了相关的本构定律和平衡方程。在这个理论里,与应力反对称部分平衡相关的运动方程中,用应力矩代替了平衡。我们的理论证实了旋转波甚至可能存在于均匀的弹性连续介质中。考虑了不同种类的极限形变,介绍和讨论了包括旋转和扭转场之间相互作用的波动方程的解。利用应力的对称部分和反对称部分,得到了位错密度—应力之间的关系式。对于具有粒化和微裂纹化的更高级形变状态的材料,介绍了旋转和震相移动π/2的扭转及同步解。记录到的一些旋转和扭转例子证实了同步的假设。     

平面剪切断层系相互作用的研究

本文利用数值模拟方法对 2种典型地震断层系进行了研究。首次引入利用所有裂纹面上裂纹张开位移 ( COD)数据计算应力强度因子和应力场的方法 ,提高了计算精度。本文对此方法进行了验证 ,利用边界元算法获得 COD数据 ,将全裂纹面上的 COD数据代入公式 ,拟合出应力强度因子和应力场。此方法后处理少、可靠性好、计算时间也相应较短 ,且易于操作实现 ,适用范围较广。在上述工作的基础上 ,本文利用此算法讨论了 2种典型的平面双等长裂纹系问题。第一种是平面共线剪切双裂纹 ,主要讨论了这种非单一裂纹在外力作用下的相互作用 ,定量给出了裂…     

地震孕育过程中应力场的一个力学模型

本文根据求得的无穷远边界上作用的外力主矢量为常量的共线双半无限长裂纹的平面问题的线性解答,分析了应力场的定性特征:张压应力区的边界和裂纹将全平面分成六个区域,其分布主要由外力主矢量的方向所决定。对线性解答及其稳定性问题的讨论,使我们可从理论上分析裂纹的扩展方式,求得较“库仑破裂准则”强的破裂条件(主要依赖于外应力主矢量的方向)並给出了破裂长度的近似表达式。根据地质力学的观点,在地震孕育的整个过程中,可假定外应力沿同一方向持续加强,计算表明弹性变形使得该方向相对于闭锁段发生偏转,从而使整个孕育过程按外应力主矢量所达到的特定方向分为两个阶段:第一阶段,裂纹无扩展,通过以时间为参数的附加应力场的计算,讨论了上述微小偏转所引起的应力场的变化;第二阶段,裂纹扩展,即闭锁段两端发生纯剪切位错,通过该双位错所引起附加应力场的计算分析了该阶段的应力特征,並探讨了地震序列与大震的关系。最后讨论了平面非共线双半无限长直裂纹问题,得到了前述类似的结论。     

起伏地表组合震源地震波场定向方法

多个震源组合激发通过改变激发延时,可以得到沿某方向传播的地震波场,即定向地震波场激发技术,它可用于特定目标体的照明与探测之中.本文以水平地表的组合震源定向激发原理为基础,推导了倾斜地表情况下的组合震源定向激发公式,并计算绘制了其理论方向图.另外本文将组合震源波场定向方法推广至任意起伏地表,根据惠更斯菲涅尔原理,提出了旋转坐标方法,即将水平坐标旋转至定向波场传播方向法向的倾斜坐标,可方便地计算震源传播至定向波场波前面的走时,作为组合震源的激发延时.根据本文提出的方法,我们分别计算了倾斜地表条件与复杂地表条件定向地震波场的组合震源延时参数,通过波动方程数值模拟技术得到的波场快照验证了本文方法的有效性.     

光纤振动传感之一:旋转测量技术及其地震学应用

地震波场可分解为三分量平动和三分量旋转运动.旋转分量包含重要的波场梯度信息,是地震波场重建的关键要素,但过去由于缺乏稳定的高灵敏度旋转测量仪器,它在不同的地震学应用中常被忽略.光纤旋转地震仪是率先打破测量仪器缺乏困境、最先实现商业化的旋转地震仪,也是目前最有发展前景的地震波旋转直接测量设备.光纤旋转地震仪基于Sagnac效应,并依托成熟的光纤陀螺技术实现振动的旋转分量测量.它具有纯光电传感不受平动影响的测量优势;并且能够在高灵敏度和宽频带旋转测量的基础下实现设备的小型化,有利于旋转测量的应用推广.因此,光纤旋转地震仪和传统的地震仪将形成互补,实现旋转和平动六分量(6C)的观测,更好地提取地震波场特征,提高振动监测能力,有效改善震源过程反演、地下结构成像和地震破坏机理研究等应用.本文主要介绍光纤旋转测量的基本原理、旋转地震学的应用及其潜在应用前景.     

压剪应力作用下裂纹端部应力场的分析

按照压剪应力场中袭纹具有的特点,简化成三种力学模型——狭长缺口、顺序闭合裂纹及初始闭合裂纹。利用文中建议的局部分析法,对其端部应力场做的一般分析,导出了他们的普遍表达式。用光弹性实验及有限元计算对所得结果做的分析表明,它们是成立的。这些结果有助于了解构造地震震源的破裂机制及其应力场分布的某些特点。     

某些构造部位上地震的震源机制和应力场特点

研究了发生在一条断层的端部,且靠近引张区一侧的地震,或发生在右(左)旋向右(在)错开的两条雁列型断层的交错部位的地震的震源机制的特点,发现走滑型地震和倾滑型地震兼而有之,但是总的看来它们比发生在主断层上的地震具有较大的倾滑分量。用在无限大平板中含有一条裂纹的平面应力模型,计算了一条二维裂纹附近的应力场,结果表明,局部最大主应力相对远场主应力旋转了5～15°。估计了次生剪切裂纹可能出现的范围,表明它们主要集中在裂纹端部表现为引张的区域内,其取向或者和主裂纹大致平行,或者接近分叉张裂纹的方向。这些裂纹面上的附加正应力为张应力,并且当它们的取向接近张裂纹取向时数值较大,所以,如果地震是由接近张裂纹的剪切裂纹引起的,其震源机制应具有较大的倾滑分量,反之,如果地震与大致平行于主裂纹的剪切裂纹有关时,震源机制的走滑分量应占优势。     

Analysis of a group of seismic events using rotational components

Analysis of a group of seismic events which took place in central Italy and have been recorded at the l’Aquila Observatory reveals proportionality between the maximum seismic signal (the displacement velocity) and the maximum amplitudes of rotational components. To compare the seismic events in the aspect of energy emitted as rotational motions, the rotation indices are used; these indices help us also to differentiate between the results obtained for different frequency spectra. In the adopted higher frequency range, 2.6–43 Hz, the relation between maximum displacement velocities and the rotation indices is roughly reciprocal, while for the lower frequencies, 0.3–3 Hz, there is no clear relationship. The share of rotation motions in the whole seismic energy emitted from the source varies during the seismic event. Research on the rotational components hidden in the seismic field gives a new insight into the processes in the source.     

地核的动力作用

在重力分异过程中，地球的质量在向地心集中的同时，其自转动能也向地核集中，从而产生地核、地幔和岩石圈三者的差异旋转运动，因重力位能降低而释放的大量能量，并未完全变为热能，其中有一部分变为地核的自转动能，这部分能量的存在和释放，为地磁效应，液核对流和热幔柱形成提供能源和动力。     

Testing of the IERS2000 Sub-Daily Earth Rotation Parameter Model

The differences between the new International Earth Rotation Service (IERS) 2000 and the previous IERS1996 sub-daily Earth rotation parameters (ERP) models can reach 0.1 mas (0.001 arc sec) and 0.1 mas/day. The largest differences are seen for the aliasing periods of 14.2 and 360 days, which correspond to the diurnal tidal waves of O1 and (K1, P1), respectively. Precise independent polar motion (PM) rate solutions effectively doubles the sampling rate and allows for effective testing of sub-daily ERP models and other periodical effects at the diurnal and semi-diurnal frequency bands. Since November 12, 2000, when the Jet Propulsion Laboratory (JPL) Analysis Center of International GPS Service (IGS) has switched to the conventional IERS1996 sub-daily ERP model, from the older model of Herring and Dog (1994), the JPL daily PM rate solutions show no, or greatly reduced 14.2 day amplitude (O1) peaks. This confirmed that the anomalistic amplitudes at 14.2 day period seen for JPL PM solutions prior November 12, 2000 was largely due to the effects of the older sub-daily ERP model on independent PM rate solutions. As indicated by the latest IGS PM rate solutions, which were corrected for the IERS1996 and 2000 model differences, the new IERS2000 sub-daily ERP model is expected to perform equally well as the conventional IERS1996 model.     

Differential calibration of seismometers for measurement of rotation and strain

A method of correcting the seismometers’ responses discrepancy for differential measurements of strains and rotations in the seismic far field is proposed. The method concerns differential calibration of the whole seismometers’ array by electric current. A model of corrective filtering of the obtained differential signals in the Z domain is given. Two methods of the filter parameters’ estimation are introduced; they are based on the seismometers response to the calibration. A practical test of the methods — an analysis of a recorded seismic event — is added. Significant reduction of differences between simultaneous seismic recordings was obtained, which is interpreted as cleaning of differential signal from spurious elements.     

On the Dynamical Effects of the Mantle in the Theory of Nutations

The influence of inerial forces in the mantle on its tidal deformations is considered. It is shown that the main role is played the corrections, described by spheroidal deformations, which result in corrections of nutational amplitudes of about –0.076 mas for the prograde semi-annual component, –0.056 mas for the retrograde annual component, 0.099 mas for the retrograde 19-year component, and –0.024 mas for the prograde 14-day component. These values exceed the errors of modem VLBI-measurements significantly (being of the order of 0.02-0.03 mas with the exception of the main nutational component); the effect of toroidal deformations is negligibly smalt in comparison with the accuracy of the VLBI-measurements, and for any practical purposes need not be considered.     

Early Miocene rotational process in the eastern part of south-west Japan inferred from paleomagnetic studies

Abstract This paper provides untilted paleomagnetic data obtained from the early Miocene strata around the Kanazawa‐Iozen area, in the eastern part of south‐west Japan. A thick pile of volcaniclastics and marine transgressive sediments underlie the area; they were deposited in the early stage of the Japan Sea opening event. Progressive thermal demagnetization tests isolated stable primary magnetic vectors from eight sites in the upper part of the Iozen Formation. Overall, the tilt‐corrected mean direction of this unit is D = 36.4°, I = 51.6° and α₉₅ = 12.1. Together with a published paleomagnetic and chronological database, the present results suggest that clockwise rotation of south‐west Japan, linked to the back‐arc opening, commenced in the early Miocene and accelerated at the same time as rapid subsidence along the Japan Sea coast. Post‐opening, differential rotation within the eastern part of south‐west Japan is assumed, based on selected paleomagnetic data from the latest Early Miocene.     

由一次西周日食记载得到的地球自转变化

本文结合１９９７年３月９日全食的新疆观测及地球自转变化趋势讨论了发生在中国西周时期的一次日食的记载，以及由此得到的地球自转速度变化值。     

由日本古代中心日食记载得到的地球自转速率变化

简要介绍了古代中心日食的观测记载在地球自转变化研究中的意义．给出了由日本的6例古代中心日食记载得到的表示地球自转变化的△T值，相应的日长变化的均值约为1．6ms／cy（cy为世纪，下同）     

由公元1361年一次日全食的记载得到的高精度ΔT值

本文在历书时系统下计算了发生在公元 136 1年 5月 5日的日全食的参数 ,分析了中国古代两地 ,即浙江的松江和天台对这次日全食观测到近中心日食食相的详细记载 ,并依计算结果和对记载的分析 ,采用移动中心食带的方法确定Δλ ,得到表示地球自转变化的高精度ΔT值为 4 80s± 6 0s .     

由古代天象记载研究揭示的地球自转变化的两个重要现象

本文简要介绍了利用古代天象观测记载研究地球自转长期变化所揭示的两个重要现象，即存在着使自转速率加速的非潮汐因素；地球自转在约千余年之前出现过较大的起伏。