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     

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     

岩石突发失稳序列的实验研究

根据三轴压缩条件下岩石试件变形过程中多次重复发生的粘滑失稳事件，着重研究了突发失稳序列的演变特征及其影响因素。研究表明，随着错动量的增大，突发失稳的临界差应力和应力降呈现“正坡”、“负坡”和“平缓跳动”等阶段性变化，而应力降比率则渐趋减小；其变化原因主要与错动面的密接和凹凸程度、碎屑厚度、粒度、以及试件受力和刚度约束条件的改变等因素有关。突发失稳序列的变化特征，有可能为预测后续地震强弱变化的趋势提供依据     

由峰值速度估算地震应力降

根据Brune(1970)提出的震源位错模式，用发生在滇西地震实验场区鹤庆MS＝5.3中强地震的地震数字化监测资料，计算了S波谱，测定了鹤庆地震序列的震源参数．在此基础上研究了地面运动峰值速度参数(r.v)对地震应力降的依赖性．由地震标定关系给出(r.v)2/3，导出了用峰值速度参数求地震应力降的3个关系:lg(r.v)＝d1+(1/3)lgM0+(2/3)lg；lg(r.v)＝d2+(1/3)ML+(2/3)lg；lg＝－1.0+1.5lg(r.v)．假定对大小地震的平均应力降取3.0 MPa，由鹤庆地震序列的观测资料定出常数d1＝－3.88和d2＝－0.38．序列震源参数测定结果给出，地震矩为1011～1015 Nm，破裂半径a＝200～600 m．根据峰值速度测定的应力降＝0.1～10 MPa，平均为3.7 MPa．用这些标度关系求出的应力降结果与Brune模式求应力降的结果比较一致．本文的研究结果还表明，地面运动峰值速度参数对地震应力降的依赖性比对地震矩的依赖性更强．      

由峰值速度估算地震应力降

根据Brune(1970)提出的震源位错模式,用发生在滇西地震实验场区鹤庆MS＝5.3中强地震的地震数字化监测资料,计算了S波谱,测定了鹤庆地震序列的震源参数．在此基础上研究了地面运动峰值速度参数(r.v)对地震应力降的依赖性．由地震标定关系给出(r.v)2/3,导出了用峰值速度参数求地震应力降的3个关系：lg(r.v)＝d1+(1/3)lgM0+(2/3)lg;lg(r.v)＝d2+(1/3)ML+(2/3)lg;lg＝－1.0+1.5lg(r.v)．假定对大小地震的平均应力降取3.0 MPa,由鹤庆地震序列的观测资料定出常数d1＝－3.88和d2＝－0.38．序列震源参数测定结果给出,地震矩为1011～1015 Nm,破裂半径a＝200～600 m．根据峰值速度测定的应力降＝0.1～10 MPa,平均为3.7 MPa．用这些标度关系求出的应力降结果与Brune模式求应力降的结果比较一致．本文的研究结果还表明,地面运动峰值速度参数对地震应力降的依赖性比对地震矩的依赖性更强．     

震源辐射效率计算的一致性方法

根据能量分配原理,推出计算震源辐射效率的一般性方法,克服了以往计算中由地震断层动摩擦机制不确定性所带来的误差。利用实际地震观测结果,重新计算了在不同动摩擦机制下地震波的辐射效率,并与以往的计算结果进行了对比。结果表明,新的方法可以完全消除以往计算中得到的辐射效率大于1,或者震源破裂能小于0所产生的非物理结论。      

岩石的塑性成分对失稳型式的影响

石英岩、花岗岩、花岗闪长岩、辉长岩和玄武岩在室温、固体围压(最大0.7GPa)下所进行的三轴压缩试验表明,岩石的塑性成分含量对突发失稳应力降没有明显影响,但影响岩石的失稳型式。塑性成分条件是突发失稳和强震的必要条件之一,只有当塑性成分不超过某种限度时,才可能发生突发失稳和强震。文中初步地建立了塑性成分条件的定量判据     

环境刚度效应——影响震源应力降的重要因素

固体围压岩石三轴实验和理论分析表明,震源环境刚度(包括轴压系统和围压系统刚度)是影响应力降的重要因素。在三轴实验条件下,轴向应力降和围压系统刚度呈双曲线关系,前者随后者的增大而减小。实验应力降显著偏大的基本原因之一在于环境刚度效应。地壳内震源应力降△τ=2λ[(S_s—S_k)+(μ_s—μ_kσ_(n.0)],λ为震源的力学环境因数,主要取决于环境刚度和应力场方向。如果滑移过程中正压力大小和主应力方向无明显变化,则λ大致为0—0.9     

小江断裂带及邻区应力降特征分析

在对S波观测记录位移谱进行传播路径、场地响应和仪器响应等校正的基础上,根据Brune圆盘震源模型,利用遗传算法估算了小江断裂带及邻区335次ML2.0～5.3地震的应力降,分析了应力降的时空特征.结果表明:△σ≥10.0Mpa的高应力降地震主要分布在小江断裂带的东川、巧家及其以北地区和元谋、武定一带.小江断裂带北段、中段、南段△σ≥10.0Mpa的地震所占比例分别为10.2％、10.9％和1.6％,据此结合地震活动性分析了该断裂带不同段的强震危险性.结合震源位置和速度结构联合反演方法得到的震源位置精确定位结果,分析了应力降和震源深度变化情况及其所反映的断层深部延伸和分布情况.     

长宁—兴文地区应力降等震源参数与区域内显著地震的时空关系

基于中国地震台网提供的震相观测报告,利用双差方法对长宁—兴文地区2019—2020年1 948个M_L≥2.0地震事件进行了重定位,重定位后的1 823个M_L≥2.0地震事件分布显示长宁—兴文地区北区地震序列沿NW—SE方向背斜展布,而南区地震分布较分散。之后计算了四川长宁—兴文地区2019年6月17日至2020年12月31日208个M_L≥3.0地震事件的地震矩和应力降等震源参数,分析了2019年6月17日长宁MS6.0地震后研究区内地震应力降的演化特征,结果显示长宁—兴文地区中强地震发生前M_L3.0—3.9地震的应力降显著升高,且M_L≥4.0地震多发生在ML3.0—3.9地震的应力降高值区。     

三维脆性破裂的拉应力判据

用线弹性断裂力学对连续介质中三维裂纹(KⅢ≠0)破裂的拉应力断裂准则提出了补充性假说和相应的计算方法（第一主微分面定点法）。对于给定应力强度因子Ki（i=Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ）的裂纹问题,从理论上给出了初始破裂面完整形式的解析表示或数值计算结果。推导结果是,三维拉张破裂的初始破裂面是以破裂点为顶点的广角锥面,跨在原始裂纹面的前缘,它的外缘为螺旋线,锥面的每一条母线都与过该线的第一主微分面重合。大量的这样的初始破裂面叠错密接,互不相交。推算的结果与已有的三锥破裂实验结果基本符合。把补充后的拉应力判据和最大拉应力理论相比较,发现在应力分量只保留奇异项的情况下,这两种判据是等价的;但如果对应力分量作零阶项修正,则两种判据只在三维(KⅢ≠0)问题中等价,在二维(KⅢ=0)问题中不完全等价。     

三维脆性破裂的拉应力判据

用线弹性断裂力学对连续介质中三维裂纹(K_Ⅲ≠0)破裂的拉应力断裂准则提出了补充性假说和相应的计算方法（第一主微分面定点法）。对于给定应力强度因子K_i（i=Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ）的裂纹问题,从理论上给出了初始破裂面完整形式的解析表示或数值计算结果。推导结果是,三维拉张破裂的初始破裂面是以破裂点为顶点的广角锥面,跨在原始裂纹面的前缘,它的外缘为螺旋线,锥面的每一条母线都与过该线的第一主微分面重合。大量的这样的初始破裂面叠错密接,互不相交。推算的结果与已有的三锥破裂实验结果基本符合。把补充后的拉应力判据和最大拉应力理论相比较,发现在应力分量只保留奇异项的情况下,这两种判据是等价的;但如果对应力分量作零阶项修正,则两种判据只在三维(K_Ⅲ≠0)问题中等价,在二维(K_Ⅲ=0)问题中不完全等价。     

天津地区小震应力状况

本文测定了天津地区1985—1990.9年间M_L=3.0以下小震的震源参数,共125次。结果表明:地震应力降△σ一般都不高,多数低于1.3Mpa;区域剪切应力和地震应力降均有明显的增高趋势。1989年末开始下降。由P波测定的介质Q值蓟县平均为350,宝坻、宁河、静海为250,天津西稍高。小震平均震源机制主压应力轴由北西9°,向西偏转26°。这些变化,不仅反应本地区应力调整过程,而且是华北区域应力变化过程的局部显示。     

根据大地震前后应力轴偏转和应力降求取应力量值的研究

为求解震源处应力量值,运用大地震造成的应力方向偏转和地震应力降给出了求取震源处应力大小的方法.地震前后的应力方向可根据大量前震和余震震源机制统计给出;地震应力降可通过地震波或地壳形变资料的震源破裂反演研究得到.该研究对地震动力学具有一定的意义.      

1998年张北地震及其较大余震的应力降

采用地震波初动半周期估算应力降的方法,计算了张北震区25次较大地震的应力降并对余震的应力降进行了分析,2月23日震区内发生的ML3.5级地震,其应力降高达26.2×105Pa,为3月11日5.6级地震的震前异常.     

注水诱发地震的震源应力场和尾波衰减特征

利用区域性台网记录测定了任邱油田注水诱发地震的震源应力场和尾波衰减特征,结果表明地壳上层有很大水平应力,断层面解受注水井附近局部原生断层影响与华北现代应力场的优势破裂方向和错动方式有差别。地震应力降分布范围为0.2—3.0巴。平均尾波Q_0值为75,属于地壳上部沉积岩层的正常情况,发现在时间上表现出与注水量增减有关的波动。在空间上表现出震群密集区Q_0值较外围区偏低的特点     

应力降在营海岫地区地震序列判定中的应用研究

通过计算营海岫地区1999年以来发生的4次比较显著震群的应力降,探讨了应力降随时间和空间演化的特征,为营海岫地区地震序列的判定提供了参考。     

大中小震与抗震设防标准

讨论二级抗震设计与超越概率标准、概率法与综合概率法给出的3个水平的地震动的关系. 通过危险性分析的实际例子,讨论了50年超越概率2%、10%和63%的地震动,即大震、中震和小震的相对大小关系,并提出抗震设防标准的确定方法.     

玉树地区两次强震序列应力降对比研究

利用青海省数字地震台网记录到的玉树地区2006年5级强震群地震和2010年7．1级地震的数字波形资料,计算了这2次地震序列应力降值,并进行了对比,发现应力降值在中强余震前都出现较明显的变化,同时随着地震的衰减,应力降值也逐渐减小。