高温高压下蛇纹岩脱水的弹性特征及其意义

为了了解蛇纹石在脱水过程中的弹性性质 ,在 1 0GPa和同时加热条件下 ,利用脉冲透射法对采自云南双沟街的蛇纹岩进行了超声测量 .实验发现 ,当温度升高至 640℃时 ,蛇纹岩的超声波纵波速度随温度的升高而急剧下降 .温度继续升高 （70 0℃以上 ） ,样品在高压腔中爆炸 .通过对超声波速下降时和样品发生爆炸前的超声波波形的比较发现 ,随温度升高超声波振幅有了明显的增大 .实验产物的鉴定并与前人相关实验结果比较表明 ,蛇纹岩在高压高温下波速的突然下降和振幅增大与样品中蛇纹石发生脱水反应有关 .目前还不能准确解释超声波振幅增大的原因 ,但上述现象的发现为探讨深部地质灾害的成因并对其进行监测提供了一个新的线索 .     

石家庄市区场地脉动特征及土层剪切波速

根据石家庄市区场地脉动和剪切波速的实例资料,分析了石家庄市区场地脉动的特征以及剪切波速,并给出了场地脉动周期与场地土怪固有周期的统计关系。认为该地区的脉动周期随覆盖层厚度及覆盖层层数的增大而减小,而剪切波速则随深度的增加而增大。     

微生物胶结橡胶土性能试验研究

橡胶土都是一种常用的减震材料,但是强度较低.采用MICP技术胶结掺入3％以内的橡胶粉末砂土,试验研究了微生物胶结后橡胶砂土单轴抗压强度、循环加卸载作用特性及其微观结构.研究表明微生物胶结后横波波速和试样密度随橡胶含量增加而增加,其单轴抗压强度变化不大,受橡胶含量影响较小.随加卸载循环次数增加,微生物胶结橡胶粉末砂土阻尼...     

深部地壳镁铁质岩石波速的研究

镁铁质、超镁铁质岩石波速实验测量在高压700-800MPa、高温800-1100℃下进行．波速-温度曲线的斜率以温度系数dVp／dT表示，大体在700℃以内，8个标本的温度系数平均为-1．86×10-4km·S^-1／℃，比资料值小得多，即在此温度范围内，波速随温度的降幅不大．在这一温度限以上，大多岩石开始脱水出溶，相组合发生变化，同时波速大幅度下降．曲线发生转折的机制是岩石中液相的产生．角闪岩波速曲线斜率也从700℃开始发生改变，950℃后速度直线下降，到1008℃时，岩石中液量达30％，波速Vp值下降到487km／s．最后，依岩类不同以及岩石出溶和相变对波速的影响划分出5个速度-温度区，讨论了华北断块内构造隆起区和沉降区下地壳可能存在的岩石及其状态．     

考虑地基土和轴压力影响的桥墩撞击响应模型

车辆撞击已成为世界范围内桥梁破坏的重要原因之一,桥梁防撞设计具有十分紧迫的工程需求。本文基于Euler-Bernoulli梁理论和Winkler地基模型,建立了考虑桩周地基土和墩柱轴压力影响的桥墩动态弹性响应模型;采用Laplace变换和逆变换相结合的方法进行数值求解,得到了桥墩的撞击动态响应,分析了地基土剪切波速、轴压力、桩径和桩长对桥墩撞击响应的影响。研究表明,地基土剪切波速和桩径对桥墩撞击响应有重要影响,桥墩变形和柱底截面最大弯矩均随剪切波速和桩径的增大而减小,撞击点截面剪力随剪切波速和桩径的变化很小;在实际桥墩的轴压比范围内,轴压力对桥墩撞击响应的影响很小;桥墩变形随桩长的增加而增大,桩长对柱底弯矩和撞击点截面剪力的影响很小。     

高温高压下岩石弹性波速特征及其在深部地质研究中的意义

本文收集、整理、研究了７０年代以来的高温高压下岩石的Ｖｐ，Ｖｓ，Ｖｐ／Ｖｓ，Ｖｐ各向异性等实验资料后得出：（１）低压下岩石Ｖｐ的急剧变化是由岩石中裂纹与孔隙等引起的；（２）温度升高可增大由岩石组构引起的Ｖｐ各向异性的变化率；（３）同种岩石在不同的大地构造环境中具有不同的波速值与变化规律；（４）Ｖｐ在高地温区随温度先降低而后升高，其原因是由矿物相变造成的，与地壳中低速带的性质相当。文章最后讨论了实测波速转换为岩石类型时实验研究岩石波速的意义。     

单轴分级循环加载时冻结粉质黏土的动力特性试验研究

为研究冻结黏土的动力特性,在不同温度(-0.6℃,-1.0℃,-1.5℃)和不同频率(0.5 Hz,1.0 Hz,1.5 Hz,2.0 Hz,3.0 Hz)时开展单轴分级加载试验。结果表明,随动应变幅的增加,温度和加载频率对土的动刚度、阻尼特性和残余应变特性的影响越来越显著;骨干曲线均呈线性变化特征,相同动应变幅时动刚度随温度的降低和频率的增加而增大;阻尼比随动应变幅的增加先增加再逐渐减小,加载末期呈略微增加趋势;相同动应变幅值时阻尼比随温度的降低和频率的增加而减小;同一级荷载下残余应变随循环次数呈线性不断增加,加载级数越高,残余应变增长越快;不同温度和频率时dε_(pd)/dt随动应变幅的增加而增大,相同动应变幅时dε_(pd)/dt随温度的升高和频率的降低而增大。     

输入界面对反应谱特征周期的影响

为了研究输入界面对反应谱特征周期的影响,在研究我国数百个工程场地钻孔资料的基础上,选取了5个有代表性的土层剖面,利用目前工程上广泛应用的场地地震反应分析方法(一维等效线性化波动方法),计算了这些场地在6种不同强度地震动时程输入下的反应谱特征周期。结果表明,当覆盖土层厚度薄时,特征周期随输入界面剪切波速的增大而减小;当覆盖土层厚度一般时,特征周期随输入界面剪切波速的增大没有一定的规律;当覆盖土层厚度很厚时,特征周期随输入界面剪切波速的增大而增大,特别是输入地震强度较大时,增速较快;改变基岩剪切波速,对特征周期影响很小。     

非饱和土中剪切S波的传播特性分析

基于对非饱和多孔介质的研究成果,考虑孔隙中的液相和气相的相互影响,研究非饱和土地基中剪切S波的传播特性。通过非饱和土中固相、液相和气相的质量平衡方程、动量平衡方程和非饱和土有效应力原理,建立问题的弹性波动方程,经过理论推导给出非饱和土中剪切S波的弥散特征方程。通过数值算例分析剪切S波的波速和衰减系数随饱和度、频率和固有渗透系数等因素的变化规律。结果表明,剪切S波的波速几乎不受饱和度的影响,但其随着频率的增大而减小,随着固有渗透系数的增大先不变后增大;剪切S波的衰减系数随着饱和度和频率的增加均增大,而随着固有渗透系数的增大先不变后增大最后减小。     

断层泥力学性质与含水量关系初探

断层泥是影响断层运动的重要地质因素。研究它的力学性质和影响其力学性质的各种因素具有重要的意义。本文利用最近完成的我国五大断裂断层泥基本力学性质的实验结果,分析了含水量对断层泥力学性质的影响。发现断层泥的粘滞系数、杨氏模量、抗压强度和残余体应变均随含水量的增加而明显地减小。断层泥的韧度随含水量的增大而增大。断层泥的体积模量、弹性波速和抗剪强度与含水量的关系不明显。天然断层泥是粘土、断层碎屑和水的混合物,水在其中的作用比水对岩屑或粘土本身的作用更复杂。强调了对天然断层泥进行实验研究的重要性     

连续胶结声速理论胶结半径表达式的一般性推广及应用

针对Dvorkin 和Nur （1996） 提出的连续胶结声速理论（CCT）中的胶结半径表达式仅适用于孔隙式胶结疏松砂岩的局限性,通过胶结物与颗粒之间的空间几何关系,在胶结物中心厚度不为零的前提下,推导了胶结物胶结半径的一般表达式,并考察了胶结物中心厚度对疏松砂岩声波速度的影响,探讨了该表达式在基底式胶结疏松砂岩纵横波速度预测中的应用.结果表明：随胶结物中心厚度变大,纵、横波速度均减小,且孔隙度越大,胶结物含量越少,速度下降越快;孔隙度或胶结物含量不变时,纵横波速比随胶结物中心厚度的增大而增大;纵横波速比随孔隙度的变化规律与胶结物中心厚度有关,当胶结物中心厚度较小时,孔隙度增大,纵横波速比略微减小,而当胶结物中心厚度较大时,孔隙度的增大会引起纵横波速比略微增大;对于基底式胶结疏松砂岩,使用推广后表达式修正的CCT模型相对原CCT模型能够更好地预测其声波速度,同时发现,利用其纵横波速比无法预测由孔隙度或胶结物含量变化引起的疏松砂岩软硬的变化,但是在胶结物含量或孔隙度不变的情况下,纵横波速比可指示由胶结物中心厚度变化引起的疏松砂岩软硬的变化.     

中山市城区场地土层剪切波速及脉动特征

对中山市城区场地剪切波速及地面脉动测试的实测数据进行了统计分析，并结合土层厚度和其他地质资料的研究，得到中山市城区场土层剪切波速和地面脉动的分析特征以及场地土类型和建筑场地类别的分布，并对影响土层煎速度及脉周期的各种因素作了初步探讨。     

青藏高原北部活动层土壤热力特性的研究

利用2003年10月～2004年9月期间高原北部可可西里(QT01)、北麓河(QT02)、开心岭(QT05)、通天河(QT06)等地活动层土壤温度梯度、土壤热通量及土壤水分的观测资料,计算了高原北部活动层土壤的导热率、土壤容积热容量、导温率等土壤热力参数.结果显示,QT02、QT05、QT06三站导热率、导温率夏秋季节较大而冬季较小,容积热容量则相反,表现为秋冬季节大而夏季较小;QT01站导热率表现为春季大,夏季较小;表层土壤粒度较小及较低的土壤湿度是冬季导热率较小的可能原因;冻土的热力特征参量可描述为相应深度的温度、体积含冰量及土壤盐度的函数,土壤含水量是融土热特征参数的主要影响因子;土壤水分含量小于某一临界值时,导温率随土壤水分含量的增大而增大,反之则减小.     

Directions of preferential flow in a hillslope soil, 1. Quasi‐steady flow

Preferred infiltration is mainly perceived as vertically down whereas subsurface storm flow is thought to occur parallel to slopes. The transition from vertical to lateral flow in a layered hillslope soil is the focus of the contribution. Transient flow is assumed to move as a wetting front. Three time‐domain reflectometry (TDR) wave‐guides, each 0·15 m long, were mounted in the shape of a truncated tetrahedron with its peak pointing down. Each wave‐guide focuses the front velocity along its axis. The three front‐velocity vectors are decomposed into their x, y and z components, which are then assembled to the resultant velocity vector. The volume density flux of preferred flow is the product of the front velocity and the mobile water content. The latter is the amplitude of transient soil moisture measured with each wave‐guide. The resultant vector of the volume flux density is computed similarly to the velocity vector. The experimental approach allows for the rapid assessment of transient flows without relying on the variation of water potentials. The experiments indicate that the directions of the resultant vectors of velocity and volume flux density can be estimated if the moisture variations of the three TDR wave‐guides are strongly correlated during the passing of the wetting front. Copyright © 2004 John Wiley & Sons, Ltd.     

Seasonal differences in seismic responses of embankment on a sloping ground in permafrost regions

Because of its direct influence on the amount of unfrozen water and on the strength of intergranular ice in a frozen soil, temperature has a significant effect on all aspects of the mechanical behavior of the active layer in which temperature fluctuates above and below 0 °C. Hence seismic responses of engineering structures such as embankment on a sloping ground in permafrost regions exhibit obvious differences with seasonal alternation. To explore the distinctive seismic characteristics of a railway embankment on the sloping ground in permafrost regions, a coupled water-heat-dynamics model is built based on theories of heat transfer, soil moisture dynamics, frozen soil mechanics, soil dynamics, and so on. A well-monitored railway embankment on a sloping ground in Qinghai–Tibet Plateau is taken as an example to simulate seismic responses in four typical seasons in the 25th service year. The numerical results show that seismic acceleration, velocity and displacement responses are significantly different in four typical seasons, and the responses on October 15 are much higher among the four seasons. When the earthquake is over, there are still permanent differential deformations in the embankment and even severe damages on the left slope on October 15. Therefore, this position should be monitored closely and repaired timely to ensure safe operation. In addition, the numerical model and results may be a reference for maintenance, design and study on other embankments in permafrost regions.     

不同深度土层剪切波速的变化对场地地震动参数的影响分析——以Ⅱ类场地为例

以Ⅱ类场地为例,选取了山东地区2个场地的工程地质勘探及剪切波速等资料,通过改变不同深度段波速,分别建立土层模型,计算分析了不同深度段、不同概率水平条件下剪切波速的变化对场地地震动参数的影响。研究结果表明,剪切波速的变化对场地地震动加速度峰值影响在浅层影响最大,基岩输入面处次之,深层最小;对特征周期的影响,在浅层影响最大,深层次之、基岩输入面处最小。研究结果为进一步研究土层剪切波速测试中的不确定性对场地地震动参数的影响及合理确定场地地震动参数提供一定的参考。     

土层剪切波速测试中的不确定性对场地地震动参数的影响分析——以Ⅲ类场地为例

本文选取山东地区2个Ⅲ类场地的工程地质勘探及土层剪切波速等资料,将土层厚度按5个深度段,每个分段给出了4个土层剪切波速的改变量,通过改变不同深度段土层剪切波速,建立了19种土层地震反应分析模型,分析了不同深度段,不同概率水平下土层剪切波速的变化对场地地震动参数的影响。研究表明,不同深度段土层剪切波速的变化对场地地震动参数的影响有差异。具体表现为,土层剪切波速的改变在1—10m、11—40m和地震输入界面处三个深度段对地震动加速度峰值影响较大;其中,41—70m和71—100m两个深度段剪切波速的改变对地震动加速度峰值影响小;在土层深度1—10m时,剪切波速降低,峰值变大,剪切波速的改变与峰值的改变呈负相关;在其它深度段,剪切波速降低,峰值变小,剪切波速的改变与峰值的改变呈正相关。剪切波速的改变在1—10m和11—40m两个深度段对地震加速度反应谱影响较大;在41—70m、71—100m和地震输入界面三个深度段对地震加速度反应谱影响很小。     

Improving the estimation of hydrothermal state variables in the active layer of frozen ground by assimilating <Emphasis Type="Italic">in situ</Emphasis> observations and SSM/I data

The active layer of frozen ground data assimilation system adopts the SHAW (Simulteneous Heat and Water) model as the model operator. It employs an ensemble kalman filter to fuse state variables predicted by the SHAW model with in situ observation and the SSM/I 19 GHz brightness temperature for the purpose of optimizing model hydrothermal state variables. When there is little water movement in the frozen soil during the winter season, the unfrozen water content depends primarily on soil temperature. Thus, soil temperature is the crucial state variable to be improved. In contrast, soil moisture is heavily influenced by precipitation during the summer season. The simulation accuracy of soil moisture has a strong and direct impact on the soil temperature. In this case, the crucial state variable to be improved is soil moisture. One-dimensional assimilation experiments that have been carried out at AMDO station show that land data assimilation method can improve the estimation of hydrothermal state variables in the soil by fusing model information and observation information. The reasonable model error covariance matrix plays a key role in transferring the optimized surface state information to the deep soil, and it provides improved estimations of whole soil state profiles. After assimilating the 4-cm soil temperature by in situ observation, the soil temperature RMSE (Root Mean Square Error) of each soil layer decreased by 0.96°C on average relative to the SHAW simulation. After assimilating the 4-cm soil moisture in situ observation, the soil moisture RMSE of each soil layer decreased by 0.020 m³·m⁻³. When assimilating the SSM/I 19 GHz brightness temperature, the soil temperature RMSE of each soil layer during the winter decreased by 0.76°C, while the soil moisture RMSE of each soil layer during the summer decreased by 0.018 m³·m⁻³.     

Neural network estimation of duration of strong ground motion using Japanese earthquake records

The duration of strong motion has a significant influence on the severity of ground shaking. In this work, a combination of average values of four geophysical properties of site (Standard Penetration Test (SPT) blow count, primary wave velocity, shear wave velocity, and density of soil) including hypocentral distance of less than 50 km and magnitudes more than 5.0 from Japanese ground motion records were used for development of neural network model, to estimate duration of strong ground motion. Since majority of strong motion databases provide only average shear wave velocity for site characterization, an attempt has also been made to train the neural network with magnitude, hypocentral distance and average shear wave velocity as three input variables. Results obtained from this study show that the duration of strong motion is mostly dependent on average shear wave velocity rather than other geophysical properties of site.     

剪切波速对场地地表地震动参数的影响

本文以江淮地区典型场地资料为原型,将土层剪切波速实测值按照一定比例进行增减,构造多种场地土层地震反应分析模型,选择Taft、E1centro和Kobe三条强震记录作为地震输入,采用一维频域等效线性化波动方法进行了土层地震反应分析.研究结果表明,剪切波速的变异性与场地地表地震动的影响程度与输入基岩地震动的频谱特性、幅值、土层结构等因素有关.地表峰值加速度随着剪切波速的增大而逐渐增大,地表加速度反应谱的特征周期随着剪切波速的增大而逐渐减小.