受载条件下大型灰岩样品的电阻率前兆特征

用实验方法研究了500mm×500mm×1000mm的大型天然灰岩样品从微裂到大破裂的电阻率前兆特征,对资料的初步分析表明:(1)电阻率异常的时空演化进程与岩石从受力、变形到破坏的整个过程密切相关;(2)电阻率异常的空间分布具有差异性,时间演化具有阶段性;(3)在整个加载过程中电阻率变化有明显的“趋势”异常,岩石大破裂前观测到了“短期”前兆和“临震”突变。这些实验结果为大地震前野外地电阻率法观测资料的物理解释提供了实验依据。最后,利用所观测到的电阻率前兆特征对受载条件下灰岩样品的变形破坏过程进行了初步讨论。     

台址下表层介质电阻率变化对视电阻率观测值影响特征的初步研究

气候的交替变化将导致大地表层含水量发生变化，从而使该层介质的电阻率发生变化，进而使得观测结果(即视电阻率)发生变化，显然这对地震前兆观测而言是一种干扰。目前我国绝大多数前兆地电阻率台采用单极距观测方式，因此观测到的视电阻率变化应是表层变化(主要是干扰)和观测范围内深部变化(地下介质应力与应变状态发生变化)的综合反映。作先依据台址下的水平层状模型进行了模拟计算研究，发现大地表层含水量的变化对单极距四极装置视电阻率观测值的影响有两个特征：(1)无论台址下电阻率结构是下伏低阻还是下伏高阻，表层介质电阻率升高对观测值的影响都很小；(2)表层电阻率降低对观测值的影响很明显，且对下伏高阻结构的影响大于对下伏低阻结构的影响。然后用视电阻率实际观测资料说明了将其特征用于预报的可能性。     

水平层状粘弹性介质中震源应力-应变场的三维边值问题及相应的地电阻率前兆变化的数值模拟

本文应用关于粘弹介质的弹性力学三维有限元方法,研究了定常速率加载边界条件下以断层闭锁模拟震源的“孕震”过程,並将所求得的层状介质应力—应变场与视电阻率的“前兆”变化相关联,以此给出该“孕震”过程中地表视电阻率“前兆”变化的时空分布,从而揭示水平层状介质视电阻率的变化与震源区应变场之间的关系。计算结果表明,粘弹性介质的存在,对孕震过程起着相当重要的作用。介质中应力集中程度与材料粘弹性有着密切的关系。另一方面,对于视电阻率前兆而言,其时空分布不仅与大范围的应力—应变场有关,而且还与台站探测范围内介质的力学、电性结构条件相关联。     

层状介质中膨胀球模拟力源的应力——应变场与视电阻率的关系

本文研究了三层介质中膨胀球模拟震源的应力、应变场以及由这个应力、应变场产生的电阻率变化量和地表视电阻率变化的关系。结果表明,对于一定强度的“震源”,在地电装置探测范围内的应力场随具有不同弹性参数的层位有显著的变化;而应变场却看不出有明显的突变;由地表视电阻率变化量的计算结果揭示了地电异常受台站介质电性结构与力学结构的综合影响。因此作为预报地震的地电阻率法一方面要寻找具有高电阻率——应变灵敏度岩层的台址,另一方面台址的视电阻率变化对各层真电阻率变化要具有好的响应。     

地震强度和震中的综合物理预报

本文在罗灼礼(1980)给出的双力偶线浅源模型应力场的基础上推导了线应变、体应变、垂直形变、地倾斜、地下水位、地电阻率等前兆场的解析表达式,讨论了各种前兆场之间的物理联系,提出了通过地应力、地应变、垂直形变、地倾斜、地下水位、地电阻率等的综合观测进行地震强度和震中的综合预报的一个方法。     

2017—2019年松原地区4次中强地震前绥化台地电阻率异常分析

2017—2019年松原地区连续发生4次5级左右地震,在此期间距松原地区约220km的绥化地电阻率观测资料记录到了一定的异常变化。为分析震前异常与地震的关系,首先以三层水平层状模型计算了测区介质的影响系数分布,发现绥化地电阻率“夏高冬低”的反年变形态与测区的Q型电性结构有关;之后采用断层虚位错模式,以2018年松原M_S5.7地震的震源机制为例,计算了松原地区介质的变形特征,发现绥化台位于震前挤压变形增强区域,绥化地电阻率2个测道出现的下降回返变化与应力累积释放的变化形式一致;最后根据GPS数据推测,绥化台以西的地电阻率数据无显著异常,可能与东北地区的主压应变率自东向西逐渐减小有关。     

对地震地下流体学科研究与发展问题的思考

依据地下流体存在趋势性异常和短临异常的基本观测事实, 提出“应力-应变效应说与水诱发异常说并重”的地下流体地震预报研究的科学思路。按照这一思路, 对地震地下流体观测的布网与选井原则提出了新的补充意见; 认为降水及其相关的地表水、地下水及大范围抽水等是地形变、地应变、地应力、水化及地电阻率等多种前兆异常产生的调制与诱发因素, 因而需要对原来的干扰因素的内涵作修正; 对地下流体前兆异常做了新定义及主要特征的归纳; 对于今后的工作, 提出了加强对地下流体短临前兆异常重现性的研究、加强对浅层地下流体的调制与诱发作用的研究以及积极促进地震地下流体学与其他相关学科的交叉与融合等建议。     

阳原地震台井下地电阻率观测系统分析

通过对层状介质影响系数的计算,得出阳原台井下地电阻率观测系统记录数据主要体现该装置所在介质层的电阻率变化,反映了深层介质电阻率的变化情况;结合井下地电阻率观测曲线与降雨、气温等的对比分析可以看出,井下地电阻率抑制地表干扰能力较强,变化形态稳定且年变幅度较小,更能凸显应力作用下各向异性变化情况,有利于地震异常的分析和判别。     

大震前地电阻率各向异性变化的研究

影响地电阻率观测值最主要的干扰因素,例如气象因素,对各个方向测道的影响,时间上同步,量值接近,即具有“各向同性”的特点。而应力场作用引起的地电阻率在震前的变化显示出明显的各向异性。引起地电阻率各向异性变化主要有以下三种因素:(1)介质的压密过程;(2)震源的扩容过程;(3)岩层宏观结构面附近电阻率的变化。根据干扰和异常的上述基本特点,数据处理上采用相关系数法,即计算同一台站不同测道数据之间的相关系数。从海城、唐山地震期间北方几个地电台的相关系数计算结果来看,这种方法对避开同步性干扰和突出异常有一定效果。     

不同弹塑性介质中均匀膨胀球的有限元分析及其应用

本文用弹塑性大应变的有限无法对几种不同介质中均匀胀膨球的应力、应变和位移场作了计算。得出了松软表层、软弱夹层和软弱包体对应变、位移的影响,并对前兆优显层的存在进行了讨论。     

邢台地震前地壳形变异常的可能性物理机制

将地壳介质视为麦克斯威尔体 ,运用差分法和三维有限元方法 ,探讨了邢台分层地壳结构模型 （含高速体和低速体及深大断裂 ）中深部断裂加速蠕滑时 ,平均应力、水平最大剪应力和地表面垂直位移随时间演化的特征 ,计算结果表明 :（1 ）在地壳中上部 1 1km处 ,深部断裂的加速蠕滑急剧加速了水平最大剪应力的增加速率 ,可达数百倍 ,深部断裂的加速蠕滑是邢台强地震成核过程的开始 ,可实现地壳下部的能量向地壳中上部快速转移 ;（2 ）深部断裂的加速蠕滑引起的地面垂直位移变化与邢台地震震前的地表面垂直位移变化非常一致 .说明邢台地震震前地壳表面垂直方向的位移不仅与岩石的膨胀有关 ,而且可能与地壳内深部断裂的加速蠕滑密切相关 .     

强震近震中区地电阻率变化速率的各向异性

用归一化月速率方法处理了６次强震前近震中区11个台的地电阻率数据，得到在孕震中短期至短临阶段，与主压应力方向正交（或近于正交）测向的地电阻率下降变化的速率大于平行（或近于平行）主应力方向的变化速率．产生变化速率各向异性的原因可能是:在孕震后期的扩容阶段，裂隙走向沿主压应力方向优势排列，导电流体活动产生真电阻率变化速率的各向异性，表现为地表视电阻率变化速率的各向异性．本文为视电阻率各向异性的实验结果提供了震例支持，物理解释比较清晰，可能成为研究某些强震孕育晚期震源区及其附近地壳应力状态的参考依据．      

预破裂中声波信号参数特性

通过对岩石样品进行变形及破坏试验，研究断裂形成过程中的声发射记录（ＡＥ），以找到能解释地震前兆现象的方法．另外，对试验过程中获得的大量数据及资料进行了数理统计处理．     

地震前兆吸引子的演化特征

用非线性动力学重建相空间的方法对唐山地震前后（１９７１～１９７８年）昌黎地电台和地应力台前兆观测资料分别进行了关联维的计算．结果表明，地电阻率和地应力前兆资料吸引子具有分数维结构，并且发现这两种不同前兆资料的吸引子具有相同的前兆动态变化特征．在计算中发现，地电阻率的分数维具有多层次性．对此还进行了简单的讨论     

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。     

2004年印尼8.7级强震前昌黎台的远场电性异常特征探讨

分析了在2004年12月26日印尼8.7级地震前河北昌黎台记录到的自然电位及电场异常, 结果显示昌黎台自电位、 电场正常时段观测到的半日、 半月潮汐波周期变化在震前1个多月发生畸变, 周期消失, 变化幅度相应减小, 震后快速恢复, 且潮汐波记录比震前正常时段更加清晰。 该台地电阻率的观测结果显示起始下降变化比较平缓, 震前一周左右, 变化加剧, 出现多次阶变。 究其原因, 在强震发生前断层的蠕滑作用导致孔隙压力变化, 产生一种可以在岩石中传播的应变波, 由于台站下方岩土层对小应变信号具有很好的放大作用, 所以记录到了这种小幅度的应变波, 也就是远场的静态应变效应。 随着地震临近, 应力作用加强, 远程应变波引起台站下方水位、 水化学性质以及岩石孔隙度、 渗透率等的改变, 导致电阻率、 电场大幅度的阶变, 这反映了远场应变波的动态效应。 当然就异常幅度而言, 应变波的效应还嫌弱一些, 因此昌黎台异常变化可能还叠加了震源区激发的电磁波。     

岩石流变模型在孕震过程和前兆研究中的应用

本文用岩石流变模型讨论了地震孕育过程,以定常应变速率为地震孕育过程的基本条件.在解析解的基础上,计算了孕震过程中应力、应变、应变速率和能量等各种特征量随时间的变化曲线.在此基础上,分析了地震孕育过程的阶段性.本文还着重讨论了孕震过程中的各种前兆现象,探讨了多种前兆异常的综合机制,并初步给出了前兆现象和孕震过程之间的可能联系.      

视电阻率法测矿井岩石应变实验的初步总结

本实验目的是揭示受力岩石中应力与电阻率的关系,以验证形变电阻率法能否用于地震预报工作。 实验在一离地面深100多米、正在开采的矿坑中进行。视电阻率的测量用四极对称装置,干电池供电,最高电压13.5伏,最大观测均方误差为1-2％。五个测点上贴了电阻丝应变片,以测定岩石主应变的大小、方向以与视电阻率极大值进行对比。应变计的读数值最大误差不超过3-4με。实验中考虑了岩石有严重极化现象的影响。 实验的初步结果表明:岩石的视电阻率和应变值的变化,总趋势相当一致,所以用形变电阻率法来测量应变是极有希望的。对1973年在四川省南坪发生的几次地震进行震例分析的结果,得到同样的结论。 文中对实验中存在的问题,也作了一些讨论。     

大震前震源区的确定与大空区形成的物理机制

前言震源组合模式表明,一个震源的形成必须具备应力积累条件和应力释放条件,因此,震源端部必须存在岩石强度小或摩擦阻力小的弱介质区段。在大区域构造应力场的作用下,弱介质区段由于不能承担很大的应力而把应力转移到邻近岩石强度高的地方去,在那里