节理岩体地下洞室群的地震动力响应分析

节理岩体开挖后经常形成楔形体，对大型地下洞室顶拱和边墙的稳定笥构成威胁。地震的动力作用将加剧块体的运动，进而影响洞室的整体稳定性，合理地评价高烈度地区大型地下洞室的稳定性具有现实意义。节理岩体中地下结构的动力响应与稳定性分析目前研究较少。本文采用了动力离散元法分析了大型地下洞室群的动力响应，认为地下结构并不能完全免于震害，高烈度地震对于节理岩体中的地下结构有明显影响。     

垂直向地震作用对节理岩体失稳破坏的影响

基于线弹性断裂力学理论分析了垂直向地震作用对节理岩体地震动力破坏的影响。在仅考虑峰值时,最不利的单向地震动加速度方向是水平倾向坡外,双向则依据破裂机制是拉剪或压剪,加速度分别是水平倾向坡外与向下或向上的组合。地震动的幅值、作用方向及双向地震动的组合都可使岩体的破坏机制发生转化,并且是突变的、不可逆的。较低峰值的双向地震动产生的应力强度因子可能大于较高峰值的单向地震动所产生的应力强度应子。在岩体节理分布特征和静态应力场一定的初始条件下,第一个导致岩体中产生破裂的地震动加速度幅值及其方向的组合唯一地决定了岩体不可逆破坏发展的方向、机制及最终的破坏特征,其复杂性远大于静力作用时的情况。对岩体地震动力破坏问题的认识应充分考虑垂直向地震动的重要影响。     

岩石分形断裂的统计理论

本文研究了岩石分形断裂的统计理论.认为岩石断裂是岩石内部微裂缝成核、形成和传播的非平衡过程,导出了描述这个过程的微分方程.运用位错塞积成核机理,得到了岩石发生分形断裂的微裂缝大小的统计分布函数和平均长大速率.从理论上得出了岩石非弹性体积应变与微裂缝数目成正比,从而解释了实验室研究的结果.另外发现岩石的分维是决定岩石脆性的一个重要因素,分维值愈小,岩石愈脆.但岩石的分维值与岩石强度无明显关系.最后,从微裂缝大小的统计分布函数出发,导出了b值与岩石分维值的关系.     

岩石分形断裂的统计理论

本文研究了岩石分形断裂的统计理论.认为岩石断裂是岩石内部微裂缝成核、形成和传播的非平衡过程,导出了描述这个过程的微分方程.运用位错塞积成核机理,得到了岩石发生分形断裂的微裂缝大小的统计分布函数和平均长大速率.从理论上得出了岩石非弹性体积应变与微裂缝数目成正比,从而解释了实验室研究的结果.另外发现岩石的分维是决定岩石脆性的一个重要因素,分维值愈小,岩石愈脆.但岩石的分维值与岩石强度无明显关系.最后,从微裂缝大小的统计分布函数出发,导出了b值与岩石分维值的关系.     

用分形理论研究海南岛的活动断裂

在编制海南岛及其邻近地区地震构造图的基础上，利用数盒子法计算了海南岛的活动断裂的分形维数，并从分形理论的角度讨论了活动断裂和地震活动性之间的关系，认为活动断裂的分形维数和地震活动性的分形维数是相等的。从活动断裂的分形维数和地震活动性的分形维数的一致性来看，区域性的地震活动可能受到该地区活动断裂空间分布的制约和作用。     

单节理岩体变形与破坏过程中声发射能量的特征及意义

对含石膏夹层的单节理岩体模型单轴下变形破坏过程中的声发射事件全波形能量分析表明，声发射事件能量与变形过程密切相关，其分布反映破裂扩展尺度的分布，事件能量越大，对应破裂尺度越大，反之越小；破裂方式受节理角θ和夹层物质泊松比ν控制，θ小于ａｒｃｔｇ（０。７０７·（１一ν）／ν）时，Ⅱ型破裂为主，声发射能量集中在少数事件上，θ大于ａｒｃｔｇ（０．７０７·（１－ν）／ν）时，以Ⅰ型破裂为主，声发射能量分布相对分散     

地震作用下非贯通节理岩体斜坡破坏的物理模型试验研究

地震作用下高斜坡破坏的发生发展过程比较短暂、剧烈,破坏机理相对复杂。本文采用模型试验的方法来研究地震作用下非贯通节理岩体斜坡的反应。试验结果表明:节理上的应变最大,模型上部应变大于下部应变;节理贯通机理复杂,多为拉剪复合型破坏;节理的贯通并不意味着斜坡的破坏,而是破坏了斜坡的整体性,使其处于临界状态。试验揭示了此类斜坡在地震作用下的动力响应及破坏机理,可为理论和工程实践应用提供有益的参考和指导。     

应用钻孔数据预测层状岩体断裂密度和排水距离

我们提出了一种基于钻孔数据评估断裂密度和排水距离的简单方法。该方法适用于平行于层理的钻孔,是建立在观察露头的断裂间距及实验模拟的断裂模式研究基础上的。应该强调,该方法不是预测岩体的渗透性和流动速率。确切地说,用该方法来识别具有长断裂排水距离的高断裂密度的区间是恰当的。为了评价这种方法,将二维的已知断裂模式特征与一维的有限数据进行了比较。一维数据是从通过上述已知断裂分布的钻孔中获取的。     

疏勒河断裂中段构造及地震活动对北山岩体稳定性的影响

以疏勒河断裂带中段及北山地区遥感图像解译资料为基础，通过对该地区重力场深部构造特征、地震活动特征以及活动性构造的应力状态、发震力学条件的分析，对北山岩体进行了地质稳定性评价，认为疏勒河断裂及其北山岩体是地壳稳定性较好的地区。     

不同实验条件下大理岩主破裂的分数维

以大理岩为样品,在围压10～60MPa下进行了三轴压缩条件下的变形破坏实验,统计并分析了主断裂面的分维几何特征。在环境因素和介质条件相同的情况下,D值不随标本尺度变化,表明岩石破裂结构的确具有自相似性。围压是影响D值大小的一种因素,在约35MPa以下,D值随围压增加而降低;在约35MPa以上,随围压的增加而增加。提出在分析野外断层迹线的分维特征时,尚应考虑断层形成时的环境条件及其可能的随深度的变化     

地震活动的分形特征及其对地震预测的意义

岩石破裂是一个自相似过程,地震作为地壳岩石破裂的结果,它在时间和空间上的分布具有分形结构。基于系统科学和分形几何学的观点,本文采用标度变换法和嵌入空间法,分别研究了唐山7.8级、海城7.3级和松潘7.2级地震前后地震活动时、空分布的分维数,同时分析了宁夏灵武5.5级震群和澜沧5.0级前震序列的时间分维随时间的变化特征。初步结果表明:大震后余震的分维数明显增大,无标度区范围减小,展示了震后地震活动随机干扰背景增强！前兆性地震序列的时间分维数相对偏低,有序性增加。此外,文中还研究了单轴压缩下岩石破裂声发射序列的分形特征,结果表明,声发射序列亦具有自相似性,在岩石破坏过程中,声发射序列的分线数随时间的变化不是单调的。最后,籍助于“耗散结构理论”的基本概念,简要地探讨了地震时间、空间分维与地震活动熵的关系。提出了地震时、空分维作为表征地震孕育系统演化过程的序参量之一,应用于地震预测的可能途径及需要进一步研究的若干问题。     

不同荷载下新疆库尔勒－托克逊岩石变形强度性质的实验研究

对库尔勒－托克逊大理岩、片麻岩、蛇纹石化橄榄岩、间长岩、花岗岩及火山岩的挤压实验表明，蛇纹石化橄榄岩的强度最小为１６．３３ＭＰａ，其横向形变最大达６．８１×１０－３。火山岩的强度最大为１８０．３１ＭＰａ，其纵向形变最大为３．５×１０－３。蛇纹石化橄榄岩为弹性体。花岗岩类岩石在高压下发生粘滑破裂，这是岩石成分不均匀所具有的脆性特征。岩石强度与荷载速度呈正比。     

初探地震活动的时间分维特征

本文运用分维的概念和方法,对我国部分强震前地震活动时间分维,前震震群活动时间分维,7级以上大地震的余震活动时间分维和小震群活动时间分维进行了计算。初步结果表明,同一类型的地震活动(如强震前较大时空范围内地震活动、强震的余震、前震震群、小震群等类型)的时间分维十分相近,而不同类型地震活动的时间分维存在着差异,一般说来,强震前的地震活动比较普遍地存在降维现象,表现出临近强震时,震源及附近地区地震活动时间结构的有序性增强。这为地震预报开辟了一个新的途径。     

逾渗与岩石破裂的计算机模拟研究

用计算机模拟方法研究了岩石破裂的逾渗模型，给出了在微裂隙随机分布情况下破裂集团的分布图象、破裂集团的大小分布规律、总破裂集团数、集团平均大小、ｂ值、逾渗分维Ｄ及临界情形。所得结果与其他模型和实验基本一致，表明通渗模型是描述岩石破裂扩展演化过程的一种较合适的模型。还发现了岩石破裂过程存在的两个转折点，深入研究这两个转折点附近岩石的宏观性质，可为探索地震孕育演化过程的前兆性质提供依据。     

分割地震剖面的分形特征研究

本文针对地球物理中地震剖面图象的分割,进行特征提取和计算的探讨．分析了纹理结构的自相似性特性,应用分形原理进行分形维数的估测,探索了用分形特征进行图象分割的可行性．     

岩石破裂过程中电阻率变化机理的探讨

受压岩石在破裂过程中,视电阻率会出现明显的变化,其异常形态与实验条件有很大的关系. 实验中对磁铁石英岩样品施加了单轴压缩,岩石的破裂经反复加载和卸载实现,并在岩样的裂隙中注入了食盐溶液. 在实验的各阶段,对样品的主剖面重建出一系列内部真电阻率分布的图像,揭示了介质内的微细结构,从而探讨了视电阻率变化的原因. 实验发现,岩石中裂隙的存在及所含液体的饱和状态,是岩石在主破裂前控制电阻率变化的两个最重要的因素;低应力状态属常态导电过程,孔隙度的变化是主要因素;高应力状态属裂隙表面导电机制,随着破裂面在岩体内部出现,水和孔隙有了完全贯通的平面,多种导电机制都得以发挥作用. 此外,体导电结构的变化在宏观上表现为各向异性和图样有序性的增强.     

岩石破裂过程中电阻率变化机理的探讨

受压岩石在破裂过程中,视电阻率会出现明显的变化,其异常形态与实验条件有很大的关系. 实验中对磁铁石英岩样品施加了单轴压缩,岩石的破裂经反复加载和卸载实现,并在岩样的裂隙中注入了食盐溶液. 在实验的各阶段,对样品的主剖面重建出一系列内部真电阻率分布的图像,揭示了介质内的微细结构,从而探讨了视电阻率变化的原因. 实验发现,岩石中裂隙的存在及所含液体的饱和状态,是岩石在主破裂前控制电阻率变化的两个最重要的因素;低应力状态属常态导电过程,孔隙度的变化是主要因素;高应力状态属裂隙表面导电机制,随着破裂面在岩体内部出现,水和孔隙有了完全贯通的平面,多种导电机制都得以发挥作用. 此外,体导电结构的变化在宏观上表现为各向异性和图样有序性的增强.