构造应力场模拟——有限元理论、方法和研究进展

采用有限元数值模拟方法对构造地质问题进行描述和定量化求解是当前地质学领域的研究的一个热点,在近10年以来取得了重要进展,形成了比较完整的理论和技术体系,并在一些典型的地质构造带获得了重要的研究成果。本文以有限元数值模拟方法理论作为出发点,总结分析了国内外有限元数值模拟方法在构造应力场领域的研究进展情况和技术方法,并讨论了其目前存在的问题和未来发展方向。     

浙北及邻近地区应力场数值模拟与地震危险区预测

根据构造地质学、地震地质学的考察和观测结果,结合构造单元、地震活动分区和研究区位置确定计算模型的范围,选定一个构造骨架,确定计算模型的边界形状和几何参数。然后参考地震震源机制解结果和新构造运动特征,选定模型边界条件,参考岩石力学实验结果,确定模型的物理参数,最后利用线弹性二维有限元程度计算了各节点位移、各单元应力应变及应变能增量。通过分析应用应场和应变能增量划分出２个地震危险区。     

数值模拟在地球动力学中的研究进展

本文主要针对有限单元法,对近10几年来数值模拟在地球动力学中的应用和发展作了回顾,分为构造应力场模拟;地幔热对流模拟;板块碰撞模拟;岩石圈流变学模拟;以及地震机制与预测模拟等部分.简单阐述了当前地球动力学数值模拟的发展趋势并论述了其面临的主要问题.     

中国东部地区地震活动与构造应力场关系的有限元数值模拟

运用有限元数值模拟方法结合板块构造边界条件和板内构造分布特征对中国大陆东部地区的基本构造应力场进行数值模拟,根据研究区受周边板块作用的情况分析板块边界作用力的变化对内部应力场的影响。对比有限元数值模拟结果解释了中国大陆东部地区地震活动空间分布的特点。     

华北地区三维构造应力场

根据最新的地质构造、地球物理、原地应力测量以及震源机制解资料,建立了华北地区三维构造应力场模型;对华北地区构造应力场的三维图象进行了模拟计算;分析研究了区域构造应力场的总体特征和局部分区特性;并讨论了华北构造块体的动力边界条件、活动断裂构造和地壳物性分区等因素对华北构造应力场的控制和影响．     

东亚大陆形变应力场格局演化的数值模拟

用数值模拟方法研究了印度板和欧亚板块碰撞后４０Ｍａ以来青藏高原的挤压隆升、东亚大陆形变及应力场的演化过程。模型将东亚大陆限定在一梯形边界框架之中,大陆岩石层被视为由幂指数律控制的薄层,它上伏在粘滞性较低的软流层之上蠕变流动。模型设定印度板块以５ｃｍ／ａ的恒定速度向北推进,并视其为青藏高原挤压隆升的主要驱动力,除此可活动边界之外,其余均被设为固定边界,数值模拟结果表明,模型预测的现代水平形变速度和Ｇ     

储层古应力场的数值模拟

根据古构造变形采用反演与正演相结合的方法,研究储层古构造应力场。开展以下研究：（１）用板模型趋势法反演与储层古构造变形面对应的驱动力和场内应力;（２）建立一个组合单元模型,用（１）中反演的远场应力作为边界条件,计算储层古构造应力场;（３）用含断层滑动模型的三维实体单元和（１）中给出的边界条件,计算储层古构造应力场;（４）对 ３ 种模型的应用及其检验     

灵山地区地震活动性及构造应力场

本文以广西及其邻近地区较为丰富的历史及现今的地震资料为基础,用地震能流密度的方法对灵山地区的地震活动水平作了定量的研究。对该区地震的震源深度作了估计,并用多种方法对灵山地区的构造应力场作了较详细的研究。     

东亚地区应力场的三维数值模拟

本文利用三维线弹性有限元方法模拟欧亚板块东部(主要是中国大陆地区)的三维构造应力场。计算中着重考虑东亚地区地形对该区地应力场的影响。同时考虑了对边界条件的限制,以及岩石在漫长地质时期中体现的流变性质,并在线弹性解上叠加了静岩压力等因素。 对一系列的计算结果进行数值分析,结果表明: 1.除各板块间的相互作用外,现代地形特征对东亚地区应力场分布情况有重要影响。 2.计算结果中,水平向最大主压应力轴走向在中国大陆地区呈辐射状分布,其中心大体上在青藏高原。随着与西部地区距离的增加,水平向最大主压应力值呈降低的趋势。应力方向和数值上的上述特征与震源机制解及原地应力测量结果是一致的。     

台湾地震对华南及华东地区应力场影响的数值模拟研究

台湾是我国地震发生最为频繁的一个地区,一些地震学者研究过中国周边地区地震与中国大陆地震活动的关系,有研究认为台湾地区强震活动与大陆中强地震活动具有同期活跃的特点,这种板内地震与板缘地震同步活跃的特点表明,二地区可能具有同一个动力来源,可能是由于板缘地震所引起的应力调整对板内地震孕育所作出的贡献.     

Three dimensional tectonic stress field in North China

IntroductionThecrusttectonicstressfieldisoneofthekeyproblemsofgeodynamics,itsmaincontentsareaprobingintospatialdistributionanddynamicevaluationofcrusttectonicstressfield,thentracingtheevolutionprocessofcrusttectonicmovement,learningcontemporarycrusttectoniceventanditsmechanism,thuspredictingthefuturedevelopmentlawoftectonicmovement.Intheendof1970s,aseriesofpaperswerepublishedattheinternationalconferenceonMagnitudeofDeviatoricStressesintheEarth'SCrustandUppermostMantle.Theygavethebriefoutlin…     

Numerical calculations of tectonic stress field of Chinese mainland and its neighboring regions and their applications to explanation of seismic activity

IntroductionChinesemainlandliesinthesoutheastofEurasianPlateandisclampedbyindian,PacificandPhilippineSeaPlates.Besides,itislocatedatbetweenthetwobigseismicactivebeltsintheworldatthesametime.Differingfromtheshowoftwobigseismicbeltswhichhaveseismiczonaldistributionalongplateboundary,Chinesemainlandanditsperipheralareahaveapeculiarcharacter,expressingseismicallylargestrength,highfrequency,widedistribution,shallowfocus,seriousdamage,multiplestyles,extremelynonuniformspace-timedistributionandsoo…     

A new approach to numerical simulation of source development of earthquake

ＡｎｅｗａｐｐｒｏａｃｈｔｏｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｓｏｕｒｃｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｅａｒｔｈｑｕａｋｅＣＨＵＮ－ＡＮＴＡＮＧ（唐春安）ＹＵ－ＦＡＮＧＦＵ（傅宇方）ＷＥＮＺＨＡＯ（赵文）ＣｅｎｔｅｒｆｏｒＲｏｃｋｂｕｒｓｔｓ...     

浅层地震勘探中有限元数值模拟方法的应用研究

针对目前广泛用于解决工程地质问题的浅层地震勘探特点,通过对浅层小尺度介质进行地震波数值模拟,揭示地震波在不同浅层介质模型中的波场特征和传播规律.为浅层地震勘探野外数据采集前合理选择观测系统提供指导性的方案,并能对地震勘探成果解释的合理性给予客观评价.在分析各种数值模拟方法特点的基础上,选择具有精度高、易模拟复杂结构的有...     

波场模拟中的数值频散分析与校正策略

波动方程有限差分法正演模拟,对认识地震波传播规律、进行地震属性研究、地震资料地质解释、储层评价等,均具有重要的理论和实际意义.但有限差分法本身固有存在着数值频散问题,数值频散在正演模拟中是一种严重的干扰,会降低波场模拟的精度与分辨率.针对TI介质波场模拟的交错网格有限差分方法,本文从空间网格离散、时间网格离散和算子近似等三个方面对其产生的数值频散进行了分析,并结合其他学者的研究成果给出了TI介质波场模拟中压制数值频散的方法与策略：在已知介质频散关系时,对差分算子可实施算子校正;通过提高差分方程的阶数来提高波场模拟精度;采用流体力学中守恒式方程的通量校正传输方法来压制波场模拟中的数值频散;在实际正演模拟时,采用交错网格高阶有限差分方程,不仅在空间上采用高阶差分,而且在时间上也要采用高阶差分,否则只在单一方向上（空间或时间）提高方程的阶数对压制数值频散也不会取得理想的效果.     

初始地应力场分析方法的研究

岩体初始地应力场是地震预测和岩体工程设计的重要依据之一,根据实测地应力资料,采取一定的数值分析方法,反演出整个计算区的初始地应力场。本文综述了国内外地应力场的研究现状,介绍并分类归纳了几种典型的地应力场研究方法,并对每个方法的适用范围进行了评价,对以后地应力研究的发展方向提出了建议。     

An explicit method for numerical simulation of wave equations

In this paper, a method to develop a hierarchy of explicit recursion formulas for numerical simulation in an irregular grid for scalar wave equations is presented and its accuracy is illustrated via 2-D and 1-D models. Approaches to develop the stable formulas which are of 2M-order accuracy in both time and space with M being a positive integer for regular grids are discussed and illustrated by constructing the second order (M = 1) and the fourth order (M = 2) recursion formulas.     

区域构造应力场的某些变化特征

应用现代中小地震的震源机制解 ,以山东地区为例 ,推断了该区的现今构造应力场 ,分析了区域构造应力场整体与局部变化特点。在此基础上 ,探讨了区域构造应力场与地震活动的关系     

Study on seismic numerical model on the Chinese mainland and its vicinity

IntroductionSeismicprocessisextremelycomplicatedjustashasbeenprovedbytheeallhquakepredictionpractice.Thecomplexityofseismicprocessmainlydisplaystheinhomogeneityofseismicspace-timedistribution.Therearealotoffactorscausingthecomplexity,includingthemediumofseismicsource,themechanicalprocessofseismicsource,mutualeffectofgroupseismicactivity,andsoon.Studyontheseismicactivitylawstillremainsinalowlevel,especiallyintheaspectofseismicoccurrenceprocess.Manyscholarstrytostudytheseismicactivebehavioringr…