在三轴压缩下大理岩循环加载实验的初步研究

在围压10、50、100和200MPa,应变率5×10^-5/s和室温条件下,采用山东掖县大理岩岩样,在800t高温高压伺服三轴流变仪上进行了连续加载和循环加载实验.对岩样的残余强度和弹性模量的变化等问题进行了初步研究.得出:在低围压下（<100MPa）,残余强度与超过极限强度后的循环加载次数有关;超过极限强度后加载弹性模量随着非弹性应变的增加而减小,并趋于一个极限值.在高围压下（≥100MPa）,残余强度几乎与超过极限强度后的循环加载次数无关;超过极限强度或者产生应变强化后加载弹性模量几乎不随非弹性应变的增加而减小.     

用大地测量资料反演的1976年唐山地震的位错模式

运用反演理论探讨了由“零频”资料反演大地震震源模式的基本原理和方法,并用大地测量资料反演了1976年唐山7.8级地震的位错模式。得到的结果表明唐山地震的发震构造是一个总体走向为北东49°的右旋-正断层,断层面倾向南东,倾角76°。这个地震的断层长84公里,宽34公里,走向滑动错距459厘米,倾向滑动错距50厘米,地震矩4.3×10²⁷达因-厘米,应力降29巴,应变降4.3×10^-5,释放的能量3.7×10²³尔格。由形变资料反演的平均错距和地震矩远大于由地震波资料定出的平均错距（270厘米）和地震矩(1.8×10²⁷达因-厘米),它表明在地震区的地壳内震前可能已经发生了无震滑动--断层蠕动。无震滑动的规模比主震还要大一些,它的矩估计约为2.5×10²⁷达因-厘米。唐山地震前虽然没有前震,但是却有规模这么大的“震前蠕动”,这可能是唐山地震与其他许多有前震的地震（如海城地震）的根本区别,它的许多与别的地震不同的前兆可能与此有关。     

含不同随机缺陷数目岩样的破坏过程、前兆及全部变形特征

利用拉格朗日元法模拟了平面应变单轴压缩条件下具有初始随机材料缺陷的岩石试样的破坏过程、前兆和宏观力学响应.利用若干FISH函数于岩样内部规定初始缺陷并计算全部变形特征.比密实岩石弱的缺陷在破坏之后经历理想塑性行为.密实岩石在破坏之后先是经历线性应变软化行为,然后是理想塑性行为.随着缺陷数目的增加,剪切带间距缩小;岩样的强度下降.在应变软化阶段,最大不平衡力的明显的突增是由于被剪切带切割的试样块体发生了沿剪切带方向的运动.试样内部的缺陷数目越少,应变软化阶段最大不平衡力的峰值越高.无论从单元破坏角度,还是从侧向应变-轴向应变曲线、体积应变-轴向应变曲线、计算得到的泊松比-轴向应变曲线角度,都得到了相同的结论（即,缺陷越多,破坏前兆越明显）.采用两条倾斜的扫描线对岩样最终的破坏形态进行了扫描,发现当扫描线间距等于半个至1个单元长度时,初始随机缺陷位置与岩样最终破坏形态具有很好的相关性.     

单轴压力下岩石破裂的初步研究

用几种不同加载方式对岩石样品进行了单轴压力实验。以恒定应变率(约为10^-5)对样品加载时,岩石的破裂过程大致可分成四个阶段:孔隙压缩阶段、弹性变形阶段、体积膨胀阶段和临震阶级。后二个阶段显著的特点是岩石开始表现出非弹性的体积应变并在主破裂前急剧增大,它与微破裂累积总数二者存在着同步的变化。在重复加载时,发现岩石的微破裂过程具有不可逆的性质,这种现象似乎可以用来说明同一地区短期内发生的两次地震的地震序列的不同,指出运用历史地震资料时应注意该地区应力变化的历史情况。     

基于镭同位素分布的黄海和东海垂直混合速率计算

在黄海和东海采样测定了水体中的镭同位素分布,用平流扩散模型描述镭同位素分布,最小二乘方法计算了垂直涡动扩散系数和上升流或下降流流速.结果给出北黄海中部、南黄海中部、浙江沿岸和台湾北部海域存在上升流,流速分别为0.46×10^-3cm·s^-1、0.17×10^-3~1.39×10^-3cm·s^-1、2.02×10^-3~3.04×10^-3 cm·s^-1和1.06×10^-3~2.51×10^-3 cm·s^-1.北黄海中部和东海东北部存在下降流.流速分别为-2.30×10^-3 cm·s^-1和-0.61×10^-3~-2.10×10^-3 cm·s^-1.计算同时给出的垂直涡动扩散系数为5.84~48.2 cm²·s^-1,平均值为22.3 cm²·s^-1.北黄海和浙江沿岸上升流流速与文献的结果一致;北黄海中部存在下降流与文献的结论一致.本研究结果与文献结果一致是对所建立的方法的肯定,也是对文献研究结果的支持.     

地球膨胀构造动力物理模拟的相似性研究

按照地球膨胀学说进行全球构造动力物理模拟的相似性研究，得到了膨胀地球岩石层弹性球壳力学模型的方程分析相似准则和地幔物质沿膨胀裂谷通道上涌流动的方程分析相似准则．按照各相似准则的约束，计算得到了满足与膨胀地球原型相似的模型参数：膨胀初始半径为０．４６ｍ；原始岩石层的厚度、密度分别为３×１０^－３ｍ和（１．２－１．８）×１０ｋｇ／ｍ^３，其强度为１０^４Ｐａ；原始地球膨胀内压为４．２５×１０^４Ｐａ；原始地表重力为－１．２５×１０^－２Ｎ／ｋｇ；上涌物质密度、粘度分别为１．２×１０^２ｋｇ／ｍ^３和２×１０^２Ｐａ·ｓ；原始地幔物质上涌厚度、速度和加速度分别为２．５×１０^－２ｍ，２．０×１０^－３ｍ／ｓ和３×１０^２ｍ／s²．由此表明材料物性等条件能够较好地满足原型要求的模型条件．     

GPS观测揭示的芦山M_S7.0地震前龙门山断裂带南段变形演化特征

横跨龙门山断裂带南段的连续GPS测网记录到了2013年4月20日芦山MS7.0地震孕育过程相关的地壳变形信息,为研究此次地震前孕震区地壳变形动态演化过程提供重要的基础资料.研究表明,汶川地震的发生导致茂县-汶川断裂南段及以东地区挤压应变和左旋剪切应变加载.GPS跨单条断裂的基线平均缩短速率约为1~2 mm/a,跨越整个断裂带的基线平均缩短速率约为8~10 mm/a,且均表现出随芦山地震临近年均缩短速率逐渐减小的特征;多站组合的应变参数时序结果显示,龙门山断裂带南段主压应变率自西向东逐渐减小,主压应变方向为N30°~45°W近似垂直于断裂带;北川-映秀断裂以东地区以挤压变形为主兼有明显的左旋剪切变形,且面应变和第一剪应变随着芦山地震的临近应变率逐渐减小;北川-映秀断裂以西则表现为在时间进程上逐渐增强的右旋剪切变形.区域GPS变形场结果显示汶川震后龙门山断裂带南段挤压应变积累速率显著大于震前,且茂县-汶川断裂以东地区表现出左旋剪切应变积累特征.综合分析认为,汶川地震后巴颜喀拉块体东向运动加速,运动速度自西向东递减,致使在汶川地震中未破裂的龙门山断裂带南段的挤压应变积累水平进一步增强.     

雅鲁藏布大峡谷格嘎古堰塞湖沉积岩石磁学性质指示的溃决事件

末次冰期时,在雅鲁藏布大峡谷入口处发育了一个古冰川堰塞湖,称为格嘎古堰塞湖.该堰塞湖是认识冰川阻江地貌效应的重要地质证据.古冰川堰塞湖可能会发生多次溃决洪水,通过堰塞湖沉积的分析可以获取堰塞期间的水文事件的信息.本文通过对古堰塞湖沉积39个样品多种磁学参数的详细分析发现,湖相沉积中的砂层低频磁化率（X_lf）为291×10^-8m³/kg,泥质沉积的X_lf仅为42×10^-8m³/kg;而非磁滞剩磁磁化率（X_ARM）和饱和等温剩磁（SIRM）的差别则较小.进一步的X-T、Loop和IRM研究以及X_ARM/X_lf表明,砂层中包含较多的粗颗粒磁铁矿是X_lf较高的主要原因,说明砂层中的磁性矿物没有经过风化破坏,应为近源沉积,并且快速埋藏,指示了溃决事件.本文的结果表明,利用岩石磁学性质以检测古堰塞湖溃决事件是一种可行的新方法.     

唐山地震引起的剩余倾斜场的空间分布和倾斜阶跃

由倾斜断层的静态位错模式计算了唐山地震引起的剩余倾斜场的空间分布和泰安等倾斜仪台站处的理论倾斜阶跃,讨论了按不同震源参数计算得到的剩余倾斜场的空间分布特征和断层参数对倾斜变化的影响。各台站倾斜阶跃的观测值是:泰安,1.4×10^-8（北）,1.1×10^-7（东）;沙城,2.4×10^-7（北）;易县,-1.3×10^-7（西）,单位为弧度。观测值与理论计算值的比较表明,观测的和计算的倾斜阶跃的方向是一致的,但数值上观测值较大。观测的和计算的倾斜阶跃方向的一致性说明了观测到的阶跃与地震的关系,而观测值较大则说明观测的倾斜阶跃仍包含其他局部因素的影响。观测倾斜阶跃的上升时间约3小时。分析表明,它可能是地震滑动和无震缓慢蠕动的综合效应。     

膨胀地球基本参数的初值及其平均变化率

本文讨论了地球膨胀过程的初始半径R₀、膨胀起始时间t₀以及半径R、转动惯量I、地表重力加速度g和反映地球内部物质分布状态参数y等膨胀基本参数的平均变化率。研究结果表明,在地球的地质年龄之内,地球膨胀的初始半径R₀>4619km,膨胀的起始时间t₀>43.8×10²Ma,膨胀过程中的地球半径R、物质分布状态参数y、转动惯量I、地表重力加速度g和表面积S随时间的平均变化率分别为:dR/dt=4×10^-4m/a,dy/dt=-6.7×10¹²/a,dI/dt=8.49×10²⁷kg·m~2/a,dg/dt=-1.23×10^-10kg·s^-2/a和ds/dt=6.41×10⁴m²/a。地球膨胀过程中的半径平均增长率,是首次用天文学方法研究得出,且该值介于其他作者用古地磁、古地理等方法所求得的地球半径增长率若干数值之间。     

不同单轴加压方式下岩石声发射的时间过程与频率特征

本文利用两个频率通道同时接收花岗岩标本及石灰岩标本在不同单轴加压方式下的声发射信号,研究了从加压到破坏的整个形变过程中,不同频道接收到的声发射率的变化特征.发现在各种加压方式下,花岗岩和石灰岩在破坏前,由不同频率通道接收到的声发射率均急剧增长;而在破坏的瞬间,高频通道接收的声发射率增长快于较低频率通道的声发射率.这两点可用来预测岩石的破坏.声发射率随轴向应力的变化与加压方式有关.匀速加压,加压过程中保持一段时间恒压或降压均对应一定的声发射率状态.有可能通过追踪声发射情况,推测应力变化趋势.      

EXPERIMENT STUDY ON ACOUSTIC EMISSION,MICROSEISM AND CHARGE INDUCTION DURING FRACTURE PROCESS OF GRANITE WITH FAULT ZONE UNDER UNIAXIAL COMPRESSION

As the rock samples will produce abnormal signals of acoustic emission, microseismic and charge signals under external loading, the waveform comprehensive monitoring devices are used to synchronously monitor acoustic emission, microseismic and charge signals during the deformation and failure process of granite with fault zone under uniaxial compression. The results show that, the granite with fault zone has obvious synchronous precursory signals of acoustic emission, microseism and charge induction in the elastic deformation stage, and has high amplitude synchronous precursory signals in the instability destruction stage. The influence of fault zone on granite samples strength is remarkable, and the uniaxial compressive strength of samples with the fault zone is greatly reduced. With the angle of the fault zone decreasing, the uniaxial compressive strength of the specimens is reduced, the samples are more liable to instability and the energy of instability destruction is greater. With the fault zone angle of granite samples decreasing, the acoustic emission, microseismic and charge induction signals increase in the deformation and failure process of samples. The samples stress decreases when the acoustic emission, microseismic and charge induction precursory signals appear synchronously. The duration of acoustic emission, microseismic and charge induction precursory signals is increasing in the instability destruction stage. When the angle of the fault zone reaches 30°, the mutability of acoustic emission, microseismic and charge induction signal increases, the time to enter the dangerous stage is much earlier, and the acoustic emission events of large magnitude increase significantly, and the large angle faults of coal mine are more dangerous. The intensive and high amplitude synchronous precursory signals of acoustic emission, microseism and charge induction are produced before the instability destruction, and the signals duration is shorter. The intensive and strongest synchronous precursory signals of acoustic emission, microseism and charge induction are produced in the instability destruction, and the signals duration is longer. Acoustic emission monitoring data can better reflect the micro rupture of rock. And combined with the acoustic emission, microseismic and charge induction precursory signals, the precursory information of rock instability destruction can be obtained more accurately.     

岩石构造对声发射统计特征的影响

利用一套最新型的全波形、宽动态声发射观测系统,对两种不同构造的花岗岩在三轴压缩变形实验中的声发射活动进行了对比研究。二者在声发射空间分布,声发射与体积扩容的对应关系,声发射频谱特征及频度能级统计参数等方面均有明显差异。这表明,岩石构造对声发射的基本统计特征有显著的控制作用。其原因在于岩石构造的差异造成变形方式和变形过程的不同     

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．     

雁列断层变形过程中的声发射特征

对拉张型、挤压型雁列断层变形过程中岩桥区和主断层上的声发射特征进行了对比研究，结果表明，雁列断层变形中的声发射对应着多种机制：拉张型雁列岩桥区的声发射为单一事件组成，波振幅小、持续时间短、主频高、震源机制为张裂型；挤压型雁列岩桥区的声发射也是单一事件，波振幅较大、持续时间短、主频较低、震源机制为双剪型；而雁列主干断层上的声发射由多事件组成，波振幅大、持续时间长、主频低、震源机制与挤压型雁列岩桥区的声发射机制不同。这些特点与各区域所处力学状态有关     

声发射技术在岩石力学研究中的应用

随着地震预报研究的开展,岩石力学与地震预报的联系越来越紧密。声发射技术是岩石力学研究中十分重要的工具之一。本文对声发射技术作了简单的介绍,评述了它在岩石力学研究中的应用,介绍了用声发射技术研究地震序列和破裂机制的一些结果。     

应力途径对岩石脆性-延性变化的影响

用两种加载方式对岩石的破裂进行了实验研究。一种方式是在一定的围压下增加轴压使岩石破裂（A型）;另一种方式是在一定围压下增加轴压直到破裂前某一应力状态,然后停止加轴压转而减小围压使岩石破裂（B型）。所用的岩石样品为济南辉长岩和山东掖县白大理岩。着重研究应力途径对岩石脆性-延性变化的影响。辉长岩在1.5千巴以下两种应力途径下的破裂都表现为脆性,但是对于同样的应力状态,B型实验比A型实验显得更脆。随着围压增加到200-250巴之间,大理岩由脆性转变为延性。围压250巴以上,大理岩的A型实验发生延性破裂。样品承受载荷的能力是逐渐丧失的。破裂过程中声发射率极低,听不到破裂声响。最后在样品中形成了剪切断面,但破裂很慢。然而,在大理岩的B型实验中,围压在250巴以上发生了脆性破裂,其表现为轴向应力突然下降,伴随着脆性破裂的声响并有声发射率剧增的前兆。看来,B型应力途径对岩石起了一个脆化的作用。     

广州地磁台转换函数的长期变化和季节变化

本文全面系统地研究了1960——1987年广州地磁台转换函数的变化.结果表明:(1)季节变化的特点是夏季幅度大,冬季幅度小,具有12和6个月的主要周期成份;长期变化则表现以每年0.0025的速率下降.转换函数 B 的长期变化和季节变化不明显;(2)由转换函数 A,B 求出的帕金森矢量的方向明显地受海洋的影响,反映了海洋效应;(3)转换函数 A,B 的逐月值与地磁活动相关,而年均值与地磁活动无关.A 的年均值无明显的11年或22年周期.长期变化可能主要受地球内部电性结构的影响.      

缺陷的演化繁衍与Kaiser效应函数

本文运用岩石的损伤理论,通过对岩石材料微元强度的统计分布假设,得到声发射积累N随应变ε的变化规律,并对于循环加载情形,给出了Kaiser效应函数的通式。文中还证明,声发射积累N的变化与损伤参量D具有一致性,得到了用声发射积累N描述的岩石本构关系。理论结果与实验资料吻合很好。     

Effect of Rock Structure on Statistical Characteristics of Acoustic Emission

A comparative study on acoustic emission during deformation of two kinds of granites with different structures under triaxial compression was performed using a new acoustic emission recording system with full-waveform record and broad-dynamic range. One is the Inada aplite-granite of homogeneous structure from Japan and the other is the Mayet granite with cemented natural joints from France. For the former granite, acoustic emission events are dispersed randomly and there is no clear clustering along the major fracture. For the latter granite, acoustic emission events are mainly concentrated near the joints. Acoustic emission events occur synchronously with the volumetric dilatation in the former one but far earlier than the volumetric dilatation in the latter one. The two kinds of granites are also clearly different in the frequency spectrum of acoustic emission. The former has a narrower frequency band and a higher frequency component, whereas the latter has a wider frequency band and generally a lowe