夯土长城墙体掏蚀失稳机理研究

基于明代夯土长城甘肃山丹段的野外现场调查和室内试验建立了夯土长城掏蚀墙体稳定性分析模型和动力时程分析模型,计算分析了夯土墙体在自重和地震作用下墙体的稳定系数和动力响应规律。结果表明:在自重作用下掏蚀墙体稳定系数是掏蚀深度的二次函数,山丹段墙体在自重作用下处于稳定状态,墙体最大掏蚀深度为0.778 m;山丹段墙体掏蚀深度小于极限掏蚀深度,仍能抵御8度地震作用;夯土墙体峰值加速度最大值出现在墙体掏蚀部位顶侧,比墙根峰值加速度大1.28倍。本文研究成果可为河西地区土遗址保护提供参考。     

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     

垂直地壳运动的均衡失稳条件探讨

根据Lyapunov稳定理论和耗散结构理论,分析了在均衡力作用下,地壳的均衡调整运动和地壳的反均衡运动的稳定性;推导了判断均衡地壳垂直运动失稳时的熵产生判据和条件;讨论了非线性运动过程中均衡地壳运动系统的反馈性质。作为均衡地壳非稳定性运动的两个实际例子,对青海门源6.4级地震前的重力水准资料和甘肃礼县5.0级地震前的重力水准资料进行了计算,得出了与理论基本一致的结果。     

汶川地震失稳机制的数值模拟研究

考虑断层的软化特性,建立垂直于龙门山断裂带并包含四川盆地和川西高原在内的汶川地震不稳定性地震力学模型.采用有限元方法计算得到了描述整个岩石力学系统稳定性状态和过程的平衡路径曲线.在此基础上,采用稳定性理论研究了汶川地震从孕育到发生的过程,讨论了断层倾角和断层材料参数对地震失稳的影响.数值模拟结果显示,系统只存在稳定的断层无震滑动和不稳定的地震失稳2种状态.断层倾角、初始内摩擦系数、初始黏聚力和强度曲线形状参数的增加会导致系统趋向不稳定的地震失稳状态.而强度曲线胖度参数的增加有助于系统进入稳定的断层缓慢无震滑动状态.地震失稳前,在平衡路径曲线的应力峰值点和失稳点之间,断层错动加速,应变能开始释放并且应力开始减小,是失稳的前兆.最后在失稳点发生应力突跳,地震发生,其间伴随应变能的急剧释放、应力降和断层突然错动.无论是稳定的断层无震滑动还是不稳定的地震失稳,系统重新进入应力和应变能增加状态后应力和应变能的增速由远场加载速度、岩石力学系统的结构和围岩材料属性决定,与断层软化特性参数无关.     

强震前断裂亚失稳阶段及失稳部位的特征研究——以新疆南天山西段为例

我们把处于亚失稳阶段的断裂简称为亚失稳断裂,亚失稳阶段是断层临近失稳的最后阶段,识别这个阶段并判断出地震最终的发生位置是一个关键的科学问题.参考实验室关于断层亚失稳应力状态的研究结果,以6.8级以上地震为研究的目标地震,提出判定具备发生6.8级以上地震的亚失稳断裂研究方法：①构造区Benioff应变积累支持6.8级以上地震发生;②从高应变积累构造区中找出高应变积累且应变开始缓慢释放的断裂;③区分断裂的积累段和释放段,根据断裂释放段的协同化程度判定其是否处于亚失稳阶段,寻找失稳部位;④断裂Benioff应变是否符合加速释放模型,分析亚失稳断裂发震的紧迫性.本文以南天山西段为研究区,使用亚失稳断裂判定方法对2008年10月5日乌恰6.8级地震进行回溯性研究,结果显示卡兹克阿尔特断裂在主震前具备上述4个条件,预测取得较好的效果;进而使用该方法对研究区现今应力状态进行探索性预测研究,发现目前柯坪断裂符合亚失稳状态条件的前三条,需关注该断裂的地震活动.     

相互作用断层失稳的前兆变化的分析

本文从理论上研究贯通地壳的两条相互平行的具有滑动—弱化型本构律的断层的相互作用。采用有限单元—松驰迭代方法,分别对走滑断层,正断层和逆断层三种不同情况的断层相互作用问题进行了模型计算,并对位移场、应力场、应变场以及弹性应变能随时间的变化进行了数值分析。结果表明,在所讨论的几种情况下,两条相互作用的断层相继发生失稳,从动态角度反映出断层的相互作用。断层失稳前,在不同区域有截然不同的前兆变化,而同一区域对不同断层失稳的前兆响应也不相同,有些区域为“前兆灵敏点”,而有些地方则为“前兆盲点”。这些结果对于研究合理的观测条件和最佳观测布局有一定的理论意义,对于分析大震的前兆异常也有所裨益。     

由岩体失稳讨论地震前兆的复杂性

断层带应变弱化——失稳的地震模式表明,岩体失稳不仅取决于作用的应力水平,而且决定于应变弱化阶段中环境刚度和岩石刚度的相对大小。该模式可能被应用去解释实际观测中出现异常,而其后不发生地震活动的复杂情况。     

亚失稳状态的观测难点与对策研究

亚失稳态的研究取得一定的进展,认为加速协同化是区域整体进入准动态亚失稳阶段的标志,也是必震标志。于是,实现对孕震体亚失稳态的有效观测与识别则成为关键问题。可通过"同源前兆波"获取孕震体信息,判别是否进入亚失稳态。地震短临预测无疑是以地震预测理论、地震观测台网布阵对策以及观测仪器为基础。分析其观测难点大致可归结为5个方面:无震滑动是地震预测中的一大难点,理论模式、实验结论与观测结果很难相符,岩石蠕变破裂全过程存在地区差异,深部解耦受制约以及当前观测体系的局限等。探求了以"同源前兆波"作载体克服难点的若干对策。就当前观测台网布阵对策以及观测仪器研制提出了改进措施。     

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     

卡拉水电站田三滑坡体失稳机理及涌浪计算

结合雅砻江卡拉水电站田三滑坡体工程地质条件,对滑坡变形及涌浪的影响进行深入分析。在总结国内外滑坡涌浪预警实践经验的基础上,研究滑坡运动的过程,对比分析了速度大小、涌浪过程的变化规律。研究表明,在滑坡涌浪的入水初速度及库水深度一定的前提下,田三滑坡体具有初始涌浪高、爬坡高的特点,特别是在库水水位下降时,更要加强监测和预报。针对坝址比选,建议该水电站采用下坝址方案,且坝体设计需要考虑抗涌浪冲击;须结合工程特点,做好工程配套设施建设的选址工作。