模拟地震的应变软化的数学模型

本文从弹塑性岩石介质的一般的本构方程出发,考虑断层介质内摩擦系数和内聚力随变形而降低的性质,建立了断层介质的非稳定的本构关系。这些关系可应用于承受任何应力的不同走向和倾角的断层。考虑到复杂的现代构造和非均匀应力场的背景,给出一个用能量表述的非稳定准则,用它来判断包含断层和围岩在内的整个系统的非稳定性的到来。最后按本文提出的模型用有限元方法对两个震例做了初步的分析。     

考虑应变软化的边坡稳定分析

在密砂、坚硬黏土及原状土的强度试验中,土试样常表现为应变软化,随着应变的增加其抗剪强度降低,并且发生渐进破坏。应用传统的极限平衡法,采用峰值强度作为计算参数进行稳定分析验算时,通常忽略土材料的渐进破坏过程,这可能会对边坡稳定评价带来不利影响。基于有限元极限平衡法,提出考虑应变软化的边坡稳定分析方法,并通过算例分析证明该方法的合理性。     

地震断层作用下埋地管线的反应分析

本文在王汝梁分析方法的基础上，提出一种物理概念明确、简单实用而又保证其精确度的计算方法。在该方法中作某些简化便可退化到Newmark-Hall或Kennedy方法上。本文还找到一个无量纲的物理量,它与管子与断层的夹角、断层的错距、管子的直径、壁厚和管土间的摩擦系数有关，其物理意义为管截面内轴向应变与弯曲应变的比值，当它在个范围内变化时，管中应变以弯曲应变为主，当它在另一个范围内变化时，管中应变轴向应变为主。     

地震破裂产生的动态应变场的模拟计算研究

设地震破裂为一个以有限速度扩展的双侧破裂走滑断层,在1°×1°的研究范围内,通过离散波数法合成理论位移地震图,计算研究区域中144个场点的位移时程,在此基础上得到了应变时程和动态应变场,并讨论了应变时程的动态特征和动态应变场的分布特征。地震破裂动态应变场的计算为将来实现地震动态库仑破裂应力场的计算奠定了基础。     

华北北部三次地震前的应变释放加速特征

强地震发生前,区域地震活动往往出现应变释放加速(AMR)现象。本文以华北地区的1976年唐山7.8级地震、1998年张北6.2级地震、2006年文安5.1级地震作为目标地震,分别分析三次主震前4~8年期间、40~120 km半径范围内的AMR现象及其特征。结果显示,唐山7.8级地震与张北6.2级地震之前均不同程度出现AMR异常,但文安5.1级地震之前并未出现。另外,本研究发现80 km半径可能是研究区寻找AMR异常有效、合理的空间扫描尺度。基于这三个震例研究的认识,本文进一步针对晋冀蒙交界地区和首都圈地区进行分析计算,结果识别出首都圈地区至目前存在AMR异常地区,这可作为判定华北北部未来强震危险性的参考。     

断层闭锁区附近应变场演化的初步探讨

本文用物理模拟与数学模拟相结合的方法探讨了闭锁区附近的应变场及其演化。研究了不同形状震源体周围震前应变场、位移场的总特点。分析了震前、临震、震时与震后的应变变化。注意了震中附近与外围区的区别。所得结果初步阐明各点的应变过程是与构造条件、破裂过程及该点在应力场中所处位置有关     

断层地震孕育和发生的不稳定性模型

在以前的工作中,考虑直立走滑型断层地震,假设断层面微元破裂强度遵循Weibull概率分布,由细观力学方法推导出断层面的宏观本构关系是一个非线性函数,表现为弹性-软化塑性特征,在此基础上用稳定性理论研究了地震稳定性问题.而实际断层大多是倾斜的,为此,本文首先建立了由围岩和倾斜断层构成的平面地震力学模型,采用宏观的断层载荷-变形的全过程曲线,详细讨论了倾斜断层地震的不稳定性问题.结果表明,远场一旦施加位移,断层也同时错动,这可能与实际情况不符合.为了更好的模拟断层的初始能量累计过程,进一步对断层本构模型进行改进.考虑断层面破裂强度,采用Coulomb破裂准则,则断层表现为刚塑性本构关系,只有当断层面剪应力达到一个临界值时,断层才开始错动.研究表明,对于倾斜断层地震,与直立走滑型断层地震一样,系统刚度比β(围岩切线刚度与断层刚度最大值之比)是决定地震失稳的重要参数,只有当β1时才会出现地震失稳,且伴随应力突跳和围岩应变能释放.当β≥1时,仅仅是断层无震滑动,不会发生地震.在远场应施以位移形式边界条件,以致地震失稳发生在平衡路径的位移转向点并伴有应力突跳.     

断层地震孕育和发生的不稳定性模型

在以前的工作中,考虑直立走滑型断层地震,假设断层面微元破裂强度遵循Weibull概率分布,由细观力学方法推导出断层面的宏观本构关系是一个非线性函数,表现为弹性-软化塑性特征,在此基础上用稳定性理论研究了地震稳定性问题.而实际断层大多是倾斜的,为此,本文首先建立了由围岩和倾斜断层构成的平面地震力学模型,采用宏观的断层载荷-变形的全过程曲线,详细讨论了倾斜断层地震的不稳定性问题.结果表明,远场一旦施加位移,断层也同时错动,这可能与实际情况不符合.为了更好的模拟断层的初始能量累计过程,进一步对断层本构模型进行改进.考虑断层面破裂强度,采用Coulomb破裂准则,则断层表现为刚塑性本构关系,只有当断层面剪应力达到一个临界值时,断层才开始错动.研究表明,对于倾斜断层地震,与直立走滑型断层地震一样,系统刚度比β（围岩切线刚度与断层刚度最大值之比）是决定地震失稳的重要参数,只有当ββ≥1时,仅仅是断层无震滑动,不会发生地震.在远场应施以位移形式边界条件,以致地震失稳发生在平衡路径的位移转向点并伴有应力突跳.     

利用GPS观测资料研究山西断陷带的应变特征

利用美国麻省理工学院的GAMIT／GLOBK数据处理软件,计算获得了山西GPS观测网2001—2003年观测点在ITRF2000框架下的运动速率,并扣除了欧亚板块的整体运动。在此基础上,根据距离加权的最小二乘估计法计算了该区在2001-2003年的水平主应变,有效地避免了三角均匀应变场计算方法易受点位分布及划分网格形式的影响。得到的应变率结果显示,在山西断陷带内部,大同和运城盆地拉张较为明显,太原一临汾盆地之间呈现出一定的挤压特征,表明了山西各盆地内部区域应力场的差异以及整体构造的不连续性。     

地应力测量的非弹性应变恢复法及应用实例

岩芯非弹性应变恢复法是近年来发展起来的比较经济有效的深部地应力测量方法,汶川5.12地震后,我国大陆首次将该方法应用于汶川地震断裂带科学钻的地应力测量.本文简述了该方法的原理、计算方法和汶川地震科学钻一号孔的典型结果.给出了一号孔在所测深度之处的三个主应力的大小和方向.三个主应力中,最大主应力和中间主应力近于水平,最小主应力近于直立.最大主应力方向为北西.在746 m深度,三个主应力的大小为25.2 MPa,21.5 MPa,18.5 MPa.这种应力状态可使龙门山断层产生逆冲兼右行走滑运动,与汶川5.12地震的断层运动一致.该方法得到的结果与震源机制解及其他地应力测量方法得到的结果吻合.测量结果表明,非弹性应变恢复法具有较大的实用价值.特别是在较大深度的钻孔和地层较破碎的复杂地质条件下,应力解除法、水压致裂法等难以实施时,此方法仍有可能获得较可靠的地应力数据,适应性更强.     

地震序列障碍体模型的数值模拟试验研究

运用岩石破裂过程分析RFPA2D系统,研究了断层上含非均匀性障碍体对地震序列类型的影响。通过对断层障碍体不同均质度系数m=1.1、m=1.5、m=6.0这3个样本进行破裂过程的模拟,发现均质度不同会产生不同地震序列类型,这些序列类型主要是前震主震余震型、主震型和震群型。此外,对3种不同均质度的障碍体的岩石样本破裂过程的模拟表明,岩石介质的非均匀性不但对岩样宏观强度和宏观变形非线性行为有显著的影响,而且对试样破裂模式也有显著的影响。     

基于均生函数的数学预测模型在地震中期预报中的应用

利用均生函数数学建模方法拟合地震的震级或能量序列,进行地震中期趋势预测。由于引入了“双评分准则”,即在拟俣时考虑了数量预报和趋势预报的平衡问题,选取合适的调整系数,从而提高了地震中期趋势预测的准确率。另外采用了分级拟合的思路,利用残差序列逐级提高拟合的精度和速度。利用该方法对中国大陆地区未来１～３年的地震活动趋势进行了预测。     

钻孔应变在新疆地震预报中的应用实践

简要总结了新疆十几年来,利用钻孔应变资料进行地震预报的实践。指出用钻孔应变资料预报地震是可能的,尤其是短临预报更是行之有效。实践证明打破年变规律是大震应变异常的主要特征。指数曲线是临震异常的具有规律性的可靠依据。压一张一发震的力学过程是应变异常的动态特点。     

震前应变固体潮畸变的物理模式

本文根据岩石力学及固体潮理论，建立了孕震期弹性物体应变固体潮的物理模式，给出了其数学公式。通过分析潮汐应力与寻震应力的合力随潮汐力相位的变化，从物理本质上讨论了不同应力阶段应变固体潮曲线的形态特征；讨论了震前不同异常时期，应变固体潮畸变的不同特．点；并对震例进行了分析，同时，对应变固体潮畸变与地震三要素预报作了初步探讨。     

A MATHEMATICAL MODEL OF RESERVOIR SEDIMENTATION

1 INTRODUCTIONBed aggradation and degradation haPpen to be the most imPOrtant aspects of the alluvial processes instreams if the equilibrium conditions among water discharge, sediment flow, and channel shaPe areclistuIbed by natural or man-made factOfs, e.g., the constrUchon of a dam, change in the sediment suPplyrate, or base level changing. Reliable and quanhtative estimation of the bed aggradation or degradation isimPortant in rivertalning engineering and water management projects. …     

水库地震震级预测的回归模型

对于大型水库,在作出诱震危险性评估以后,需要预测可能的发震震级.利用水库综合影响参数E与大量震例的实发震级进行回归,可以获得预测方程.本文依据文献的资料,研究回归模型的精度及误差问题,并给出经过优化后的预测方程.     

贝叶斯模型在房屋震害预测中的应用

概率理论为大量工程应用中包含的不确定性分析及影响提供了数学依据。本讨论贝叶斯模型在房屋震害预测中的应用。贝叶斯模型假定分布参数为未知的随机变量，充分利用主观判断和观测数据通过贝叶斯公式得到房屋震害概率的合理估计，以地震考察取得的永恒破坏资料为基础，举例说明了贝叶斯模型的实际应用，内容涉及到概率平均分布函数，贝叶斯估计贝叶斯更新概率等重要概念，还讨论了1次地震事件及连发地震事件的影响所基于贝叶斯模型建立的永恒震害矩阵适用于成丛型地震的震害预测。     

马尔可夫模型在房屋震害预测中的应用

应用马尔可夫过程回答给定地震次数下房屋处于各种破坏状态下的概率、达到某一给定破坏状态之前房屋所能承受的地震次数等实际问题。     

MATHEMATICAL MODEL OF SLUDGE SEDIMENTATION

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮ　Ｓｅｄｉｍｅｎｔａｔｉｏｎｉｓａｈｙｄｒａｕｌｉｃｐｒｏｃｅｓｓｏｒａｗａｔｅｒｔｒｅａｔｍｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓｔｏｓｅｐａｒａｔｅｓｏｌｉｄｆｒｏｍｗａｔｅｒｂｙｇｒａｖｉｔｙ,ｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｗａｔｅｒａｎｄｗ...