穿越走滑断层海底管道局部屈曲研究及应变响应预测

海洋地震频繁且海底土体环境复杂,当地震导致断层土体发生永久变形后,穿越断层的海底埋地管道也将受迫发生变形。为确定变形后的管道能否正常工作,需根据实际工况对其进行应变响应预测。首先通过有限元计算软件ABAQUS建立管道与走滑断层的三维实体模型,模拟管-土间的接触作用并通过等效边界方法修正模型,得到管道局部屈曲破坏形式及应变分布情况。然后,通过调整有限元模型参数对断层交角、管道工作内压、管道径厚比对管道极限塑性应变的影响进行敏感性分析,定性分析不同敏感性因素对穿越走滑断层海底管道应变响应的影响。最后,在数值模拟数据的基础上通过MATLAB软件利用基于遗传算法优化的BP神经网络实现对管道应变响应的精确预测。结果表明:穿越走滑断层管道在发生局部屈曲时,可根据轴向压缩应变突变现象确定管道局部屈曲时对应的断层位移,并且断层交角、管道工作内压和管道径厚比都会对跨断层管道应变响应产生影响。     

跨断层隔震管道分析

埋地管道在断层错动作用下的内力分析及其抗震措施一直是生命线工程的一个重要问题与研究热点。对地下管道在断层错位下的响应计算,取得的成果较多,比较经典的有Newmark-Hall方法和Kennedy方法。后来又出现基于壳模型的简化方法,如高田至郎提出的简化计算方法等。相对来讲,关于管道抗震措施的研究成果较少。本文提出一种抗震措施,进行了基于壳模型的有限元动力数值模拟,并与4种松到中密场地土条件下的埋地管道断层错位响应进行对比分析。计算结果表明,本方法中三种长度管道的最大轴向拉应变远小于埋地管道的最大轴向拉应变,而且最大轴向压应变亦不大。     

雁列走滑断层发展的相互力学作用效应

雁列走滑断层的重叠几何学已为人们所孰识。通过测量叠量和相邻断层之间的距离，标绘并互相对比了１２０多个例子，我们已经使这些观测值定量化。尽管有在的离散，然而资料显示的线性倾向证明重叠量的增加与相邻断层之间的距离成比例，直到一个极限值。使用位移不连续的数值模拟，按照断层的相互作用，我们分析了这些值得注意的关系。结果表明，断层的相互作用事实上是一个对雁列走滑断层重叠几何形状有很大控制作用的重要因素。     

热水塘断层活动性研究

通过野外考察,证实了热水塘断层的存在,对断层的规模、展布特征及其最新活动时代进行了认真地论证。认为该断层为中更新世活动断层,规模较小,晚更新世以来无活动迹象。     

走滑断裂粘滑,蠕滑作用形成的地质貌特征

在室内航片解释的基础上，依据野外现场实测资料，应用地质地貌学方法，对走滑断裂上有作用形成的弧形，“正”、“逆”牵引变形山脊及断错变形冲沟的４种地貌形态进行了讨论，并根据这些蠕滑志标，测量了昌马断裂带中、东段的蠕滑量。给出了粘滑与蠕滑量的比值及蠕滑量占总走滑量的比例在断裂带上的分布情况。     

黄河三角洲北部海底刺穿初步研究

通过对地形、高分辨率浅地层剖面及钻孔等资料分析 ,发现现代黄河三角洲北部存在海底刺穿 .刺穿体分布在废弃三角洲叶瓣水下斜坡的中下部 ,由河口沙坝之下的前三角洲沉积的软弱层变形造成 .进一步研究表明其成因与密西西比河三角洲有很大差别 ,与海洋动力对海底侵蚀密切相关 ,刺穿发生在侵蚀量最大的部位 .软弱层及其刺穿体对海洋工程设施危害极大     

走滑断层和逆断层位错作用下地铁隧道损伤特征对比分析

隧道作为重要的轨道交通工程,近年来在地震中受到了不同程度的破坏,特别是跨断层的隧道,其抗震性能越来越受到人们的关注。为了能够更好地评价隧道的整体损伤情况及把握其损伤特征,以北京地铁7号线为研究对象,利用有限元软件ABAQUS建立模型,采用拟静力法,以隧道直径变化率作为损伤指标分析了隧道在走滑断层以及逆断层位错作用下的损伤特征,对比了两种断层位错作用下损伤状态与地震强度之间的关系、损伤范围和位置以及损伤程度。结果表明:跨断层隧道在断层错动作用下损伤只发生在断层带附近;当震级处于6.0～8.0级时,隧道衬砌损伤程度随震级的增大而增大;在覆土厚度相同的条件下,同震级时逆断层位错作用下隧道损伤程度要比走滑断层作用下大得多;走滑断层位错作用下隧道结构损伤主要发生在拱腰处,逆断层位错作用下主要发生在拱肩－拱脚以及拱顶－拱底处。     

青藏高原东北缘断层泥的研究

本文对青藏高原东北缘一些主要断裂（包括阿尔金、昌马、毛毛山等断裂）的断层泥首次进行了研究。在对断裂带的内部结构、围岩成分、断层泥的厚度及石英颗粒表面特征等综合分析的基础上对断裂的活动年代、活动方式及断层泥形成的深度进行了讨论。石英颗粒表面上溶蚀程度（颗粒表面的光滑程度、凹凸现象及孔洞发育情况）可划分为６种类型并且每种类型都有相应的年代。根据断裂的粘滑、蠕滑特征，对该区的各活动断裂进行了粘滑段与蠕滑段的划分。用红外光谱与稀土元素的分析结果，算得断层泥形成的深度在地壳１０ｋｍ范围内。     

半无限空间中剪切断层错动产生的应力场——(一)走向滑动断层

给出了半无限空间中任意倾角的走向滑动剪切断层错动产生的应力场的一套严密的解析表达式 .对前人所做的该方面的工作进行了检验和回顾 ,重新对公式进行了严密的数学推导 ,给出了正确的结果 ,使得这一套公式更加完善和可靠 .     

河西走廊西段及邻区主要断裂（一）-晚新生代逆断层与走滑断层的地震剖面解释

基于地震剖面解释的构造分析表明，河西走廊西段及邻区发育有许多晚第三纪-第四纪的逆断层与走滑断层. 其主要类型有两种:一是与北祁连逆冲推覆作用有关的南倾逆断层，其走向北西，主要分布于北祁连山东北缘及河西走廊西南部地区；二是与阿尔金断裂活动有关的逆断层与走滑断层，主要分布于红柳峡、宽台山——合黎山地区. 这些断层与新生代始新世末期以来印-藏碰撞的远距离效应有关. 它们于晚第三纪开始活动，主要活动于第四纪时期，而且大多目前仍在活动，属于活动性断层，是河西走廊地区地震的潜发因素. 此外，它们还造成了地层的强烈变形，形成了一系列的地貌阶地和河流的水平错移.      

据断层附近布格重力异常分布反推地质时期断层运动的探讨

本文应用变形介质位移场产生的附加重力场的积分表达式,对麦克斯威尔介质半空间中断层长期活动引起的永久变形与现今布格重力异常分布的关系作了定量分析,并提出了由断层附近布格异常分布特征反推地质时期断层运动趋势的一般方法。其主要应用于平原地区断层运动(特别是扭动方式)的判别。文中以滦南断裂为实例,通过数值积分,计算了几种断层运动可能产生的地表重力异常。经理论计算与实测重力资料相对比,该断层曾发生过下盘上升的正倾滑运动,并具有顺扭走滑运动分量     

走滑断层地表位移动态演化特征研究

在经典走滑断层位移公式基础上引入时间变量, 研究断层运动中地表位移与时间的动态变化关系, 得到走滑断层地表位移时空动态演化公式。 当观测点处于断层近、 中场或者孕震阶段处于孕震中、 晚期时, 地表位移近似正比于时间对数函数。 得到以下结果: ① 走滑断层随时间的位移是不收敛的, 但发散速度十分缓慢。 ② 目前多数GPS水平方向的时间序列良好的线性特征为时间对数函数的局部线性近似。 ③ 在孕震中、 晚期的任意时刻, 断层近、 中场的地表任意一点的位移与其距断层的距离成正比, 即垂直于断层方向的地表位移曲线近似一条直线。 ④ 从震前的某个时刻开始计时, 震前距断层远的站点产生的位移比距断层近的站点产生的位移大; 震后距断层近的站点产生的位移比距断层远的站点产生的位移大。 走滑断层地表位移动态演化公式适用于断层的近中场, 孕震的中晚期, 可为断层地震危险性的判定提供理论支持。     

断层水平错动下河流演变过程的数值模拟研究

在活动构造区, 河流地貌对构造活动具有明显的响应, 地貌形态和水系形态能够很好地记录构造活动信息。 基于地貌演化理论, 考虑断层的左旋错动作用及降雨等因素, 利用数值模拟方法, 定量研究河流形态在断层水平错动及流水侵蚀内外力作用下的动力学演变过程。 初步的计算结果显示了河流形态与断层走滑运动的耦合效应。 断层发生水平左旋滑动促使该处河道两侧的陡坎发生相对错动, 形成弯转水系, 伴随河流的侧向侵蚀作用, 河道上下游连续被拓宽, 河道下游右侧堆积了较厚的沉积物, 而河道上游左侧由于受到较强流水侵蚀作用很难堆积沉积物。 分别对河道上游和河道下游的横剖面形态进行对比分析, 表明由于断层水平错动效应, 使得河道下游两侧呈现不对称特征, 而河道上游依然保持着明显对称性。 同时, 河道剖面形态对断层水平错动作用有积极的响应, 由于断层持续左旋走滑运动, 断层处剖面的高程突然增加, 坡度也随之突然变陡。 数值模拟结果与实际地质考察结果有着很好的一致性, 证明了理论和数值模型的可靠性。