岩石破裂以及破裂前信号的演变

地震是大量的岩石破裂事件.很多大地震之前都存在瞬态信号:电磁信号、磁场变化、电离层扰动、土壤导电率的变化以及其他震前信号.令监测人员奇怪的是,在震前短时间内一些震前信号会衰弱甚至消失不见.岩石中应力活化电流的发现提供了一个可能的解释,应力能够激活岩石中的移动电荷载体,即电子空位缺陷(electron vacancy d...     

岩石变形实验中的微破裂与地震的联想

根据室内岩石变形实验中岩石的微破裂和应变能释放等情况，联想到地震发生的几种相似现象：（１）岩体在较低的状态下亦有可能发生地震；（２）小震的发生预示岩体内应变和应变能的释放，但应力却未必释放；（３）主震时就变能大量释放，但仍有相当多的应变能残留在岩体中，这应是老震区发生地震的原因之一。     

岩石破裂过程中电磁辐射的实验研究

在单轴压力下对灰岩、花岗岩、石英岩三种样品的破裂过程与电磁辐射进行了实验室试验。结果表明,含有石英晶体的岩石,在破裂过程中产生的电磁信息,其振幅具有脉冲形态;随着应力水平的增高,电磁脉冲的频度增加,与声发射具有同步发展的趋势;不同结构的介质,主破裂前又呈现出平静和高潮两种不同类型。此外,含有石英晶体的岩石其主破裂及解体过程中,伴随最强的电磁脉冲,出现明显的闪光现象。文中对实验结果作了初步的讨论。     

岩石破裂过程中电磁辐射的实验研究

在单轴压力下对灰岩、花岗岩、石英岩三种样品的破裂过程与电磁辐射进行了实验室试验。结果表明,含有石英晶体的岩石,在破裂过程中产生的电磁信息,其振幅具有脉冲形态;随着应力水平的增高,电磁脉冲的频度增加,与声发射具有同步发展的趋势;不同结构的介质,主破裂前又呈现出平静和高潮两种不同类型。此外,含有石英晶体的岩石其主破裂及解体过程中,伴随最强的电磁脉冲,出现明显的闪光现象。文中对实验结果作了初步的讨论。     

岩石受压破裂的ULF和LF电磁前兆信号

实验观测到了4类岩性、18块样品在单轴压力下直至破裂发生全过程中的ULF和LF电磁前兆信号。这些不同频率的信号是零散出现的，其形态为一组组脉冲，宽度为4ms～16ms，幅度为0．1mV～1．4mV。实验发现具同一谐振频率的天线收到的信号频次与其相对于裂缝的位置和方位有关。结果还表明，电磁前兆信号的频度与岩样强度有关，抗压强度高的岩样电磁前兆信号多。微破裂可能产生了偶电层，在破裂过程中向外辐射，产生了LF频段的磁信号，ULF磁信号则主要由压磁效应产生。     

岩石破裂电磁辐射的频率特性

本文提出岩石破裂时产生的低频电磁辐射起源于微破裂引起的电子发射,并用电四极子模型计算了近区电磁场的频率特性．结果表明,近区电磁场的频率与样品尺寸和初始裂纹长度有关,利用典型实验样品尺寸和花岗岩初始裂纹数据计算出近区电磁场的频率为５０ｋＨＺ－１ＭＨｚ量级．它与已有实验测量结果相符．     

岩石破裂电磁辐射的频率特性

本文提出岩石破裂时产生的低频电磁辐射起源于微破裂引起的电子发射，并用电四极子模型计算了近区电磁场的频率特性．结果表明，近区电磁场的频率与样品尺寸和初始裂纹长度有关，利用典型实验样品尺寸和花岗岩初始裂纹数据计算出近区电磁场的频率为５０ｋＨＺ－１ＭＨｚ量级．它与已有实验测量结果相符．     

岩石破裂扩展过程中的声发射b值动态特征及意义

利用多道声发射（ＡＥ）采集系统记录了不同构造的岩石试件变形破坏过程中的ＡＥ全波形，由扫描算法求得试件变形全过程的ＡＥｂ值动态曲线；根据变化幅度和演化方式，将ＡＥｂ值曲线分为山脊线状和台阶状两类；经与应力－应变时程曲线及试件破裂特征对比，发现山脊线状和台阶状ＡＥｂ值曲线分别对应于较均匀岩石试件的渐进式稳态破裂扩展和含扁平状非均匀构造岩石试件的突发式失稳破裂扩展，后者的破裂状态及其转变可用破裂相和相变来描述     

岩石变形所反映的地震作用过程--第13届国际变形机理、流变学和构造学学术会议概述

简要介绍了第13届国际变形机理、流变学和构造学学术会议的概况和特点，综述了地震变形作用的研究现状。     

含厚层软弱夹层硬质围岩的变形破坏特性

以某隧道为背景,通过地质条件分析并结合FLAC3D数值模拟手段,采用对比含有厚层软弱夹层和不含软弱夹层的2个不同模型的方法,从地应力变化、塑性区开展、变形、下覆岩体受压和位移等角度分析了含厚层软弱夹层硬质围岩的变形破坏特性。发现对于含厚层软弱夹层和不含软弱夹层的这2个不同模型,地应力的差别较小,但都为不含节理的岩体的0.5倍或更小,因此认为节理是影响含厚层软弱夹层硬质围岩变性破坏的因素之一;而2个模型在塑性区开展、变形量、下覆岩体受压和位移等方面差别较大,因此认为厚层软弱夹层对硬质围岩的变形破坏起着显著作用。同时通过创建三维模型采用分步开挖的方法,模拟了含厚层软弱夹层硬质围岩的变形破坏过程,分析认为其具有隐蔽性和发生时间不确定性的特点。研究结果可为类似地质情况的隧道建设提供参考。     

具有多种断层结构岩样的形变和破裂特征的试验研究

在岩石板上切割出多条切缝并以石膏填充,将其分为3个构造特征区:A区(断层交汇区)、B区(左行左列岩桥区)、C区(右行左列岩桥区)。采用双轴加压、定点应变、声发射信息系统和实时全息干涉计量方法(激光)进行观测研究。结果表明:在岩样破坏孕育过程中,各个特征区都出现了特大破裂。每个特大破裂发生前定点应变、激光干涉条纹图(应变场)和声发射信息都出现了特征变化。特大破裂的发生有先后,其前兆特征的出现也有先后,并且各区有各自的特点,某些前兆还可能在各区之间交替出现。研究认为,三个区的断层结构性质不同,这就导致了不同的破裂顺序,甚至产生不同的前兆现象。     

土岩复合地层中CRD隧道施工的变形监测与风险控制

以典型城市土岩复合地层中的某地铁CRD（交叉中隔壁法）隧道为依托,通过分析洞内、外变形监测数据,总结变形规律,对该隧道风险进行有效控制。研究结果表明：洞内、外变形量的60%以上是由上2层导洞开挖引起的;隧道开挖引起的地表沉降槽特征较为明显,地表最大沉降点位于隧道中心线上方偏左;隧道掌子面开挖的横向影响明显,范围约为60m。洞内变形监测的分析指标以拱顶沉降为主,水平收敛为辅;拱顶下沉曲线分段组成,总体呈台阶状下降。综合变形监测分析和施工经验认为：施工中应着重控制上2层导洞初期支护结构的及时闭合;相邻导洞掌子面间距控制在15~20m;台阶长度控制在5m以内,及时封闭仰拱,闭合成环,可有效地控制洞内、外变形和保证初期支护结构稳定性。     

弹性波CT技术在大足石刻岩体破碎带探测中的应用

大足石刻是中国现存的重要石质文物之一,具有重要的历史和文化价值,其中有的石刻造像曾被列为国家石质文物保护“一号工程”;最近,文物保护部门又启动了对危岩体的加固和防渗工程。为确定大足石刻宝顶山大佛湾岩体中破碎带发育情况,应用跨孔弹性波CT技术对指定位置的工程岩体进行了探测。CT探测得到的岩体弹性波速成像清楚地揭示了两个钻孔之间岩体中破碎带的规模和产状,与岩体所在的区域地质构造应力场作用协调一致,证明了探测成像结果的可靠性,为大佛湾岩体的渗流和稳定性评估提供了依据。     

云南丽江地区断裂构造岩岩组动力学研究

丽江地区构造岩岩组动力学研究表明，研究区内中更新世末构造主压应力保持在北西至北西西方向变化；晚更新世中期之后构造主压应力方向则以北北东至北东方向为主变化，并有逐渐向近南北向转化的特点。因此玉龙雪山东麓断裂在中更新世末曾有过左旋压扭活动为主的历史，兼有左旋、右旋的活动过程，1996年2月3日丽江M7．0地震的破裂过程继承了晚更新世后期断裂的活动特点。     

True Triaxial Stresses and the Brittle Fracture of Rock

This paper reviews the efforts made in the last 100 years to characterize the effect of the intermediate principal stress σ ₂ on brittle fracture of rocks, and on their strength criteria. The most common theories of failure in geomechanics, such as those of Coulomb, and Mohr, disregard σ ₂ and are typically based on triaxial testing of cylindrical rock samples subjected to equal minimum and intermediate principal stresses (σ ₃=σ ₂). However, as early as 1915 Böker conducted conventional triaxial extension tests (σ ₁=σ ₂) on the same Carrara marble tested earlier in conventional triaxial compression by von Kármán that showed a different strength behavior. Efforts to incorporate the effect of σ ₂ on rock strength continued in the second half of the last century through the work of Nadai, Drucker and Prager, Murrell, Handin, Wiebols and Cook, and others. In 1971 Mogi designed a high-capacity true triaxial testing machine, and was the first to obtain complete true triaxial strength criteria for several rocks based on experimental data. Following his pioneering work, several other laboratories developed equipment and conducted true triaxial tests revealing the extent of σ ₂ effect on rock strength (e.g., Takahashi and Koide, Michelis, Smart, Wawersik). Testing equipment emulating Mogi's but considerably more compact was developed at the University of Wisconsin and used for true triaxial testing of some very strong crystalline rocks. Test results revealed three distinct compressive failure mechanisms, depending on loading mode and rock type: shear faulting resulting from extensile microcrack localization, multiple splitting along the σ ₁ axis, and nondilatant shear failure. The true triaxial strength criterion for the KTB amphibolite derived from such tests was used in conjunction with logged breakout dimensions to estimate the maximum horizontal in situ stress in the KTB ultra deep scientific hole.     

组合岩样破裂孕育过程中应变场的动态变化特征

利用花岗岩和砂岩拼合样品,进行双轴加压单面直剪试验,结果表明,对于力学性质差异很大的两种岩石的拼合岩样,破裂孕育过程中岩样上的应变是不均匀的,有的地方很高,有的地方很低。在大破裂发生前,应变在一些点沿原趋势加速上升或下降,在一些点则与原趋势相反,转而下降或上升,还有的点则基本平稳不变。应变场变化的共同特征是：①先出现高应变巾心,接着这个中心沿未来剪切缝从砂岩边缘向拼合岩样中部转移,而原先的高应变中心却逐步变成低应变区——应变空区。②主破裂不是发生在高应变中心,而是在应变空区或高应变中心转变而成的低应变中心处,直至主破裂发生。③微破裂和宏观破裂都由砂岩向花岗岩方向发展。     

试论岩石破裂和破坏的差异对地震模拟及前兆研究的影响

本文分析讨论了实验地震学研究中很少论及的岩石破裂和破坏的很大差异,指出仅以岩石破坏实验模拟地震特别是前兆研究存在诸多不足.建议以岩石破裂来模拟地震特别是前兆研究,由此可给出较为完整的地震活动图像.岩石破坏前兆已研究的相当多,但大破裂前则未必出现如破坏那样的前兆.大破裂前兆特征比破坏前兆更能反映地震前兆的复杂性,其识别更难,更符合实际.同时议及以岩样的整体黏滑模拟地震研究特别是前兆研究的不足.建议加强对局部现象——大破裂（或黏滑）的前兆特征、预测方法的深入仔细研究.     

有限弹性变形地壳中的地震波

地壳由半无限大的基岩上一层厚度为H^-的表土层组成，入射地震波为垂直的SH波，产生水平地面运动。当浅源大地震发生时，在极震区以外行波传播产生地面运动将使地壳介质有非线性的有限弹性变形。用小参数摄动法使非线性控制方程为线性化的小参数各阶控制方程，得出头两阶线性控制方程的解析解。