真三轴压缩下大理岩试件中弹性波传播特性的实验研究

在σ_1>σ_2>σ_3的真三轴压缩试验机上进行了弹性波在大理岩试件中传播时沿σ_2(x方向)和σ_3(y方向)的走时、幅值及衰减特性的实验研究。随着载荷应力增加,在x方向上,P波第一个波峰的走时t减小,幅值A减小;在y方向则相反。大约从破坏应力的95%开始,两个方向上t又都迅速增加,A减小,波列振幅衰减系数K也减小,这是真三轴压缩情况下的一种破裂前兆变化特征。Ⅰ型应力途径t开始迅速增加时的差应力值低于Ⅱ型     

岩石错动面上阶梯形凸起的破裂过程与失稳型式研究

本文介绍了三轴压缩下花岗岩试件内阶梯形错动面凸起部位破裂过程和失稳型式的实验。结果显示,当差应力量值(σ_1—σ_3)达到0.15—0.17(σ_1—σ_3)。(试件发生首次粘滑时的峰值应力)时,在阶梯形凸起的底部发生宏观破裂,其应力—位移关系呈线性变化,且破裂随应力量值的增加而继续扩展。在(σ_1-σ_3)≥0.3(σ_1-σ_3)c时,发生破裂贯通,凸起被剪断。断裂面上次级凹凸体发育。当(σ_1-σ_3)(?)(σ_1-σ_3)c时,原阶梯形错动面被铲平,其后沿该面发生了伴随大应力降和强烈振动的突发性失稳。上述结果表明,在断层滑动过程中,断层面上的凹凸体破裂直至被铲平的过程仅能导致微震、前震和声发射等事件的发生,而主震则系由平直断裂的粘滑引起的。     

真三轴压缩岩样破裂过程中S波尾波波列振幅和卓越频率的变化

我们利用固体传压真三轴压机,50×50×200mm~3大理岩试件,600KC S波探头,分别观测了在等应力压缩和差应力压缩时S波尾波波列振幅和卓越频率衰减系数K和α的变化特征。结果表明:在等应力(σ_1=σ_2=σ_3)压缩时,随着压力的增加,波列振幅和卓越频率衰减系数K、α逐步增大。在差应力(σ_1>σ_2>σ_3)压缩至断裂时,σ_3和σ_2方向的K、α变化各异。当σ_1低于破裂应力σ_(1p)的20%时,两个方向的K、α都随着压力增加。当σ_1大于20%σ_(1p)而继续增加至50%时,K、α大体都保持平稳值,而当σ_1超过60%σ_(1p)时,σ_2方向的K逐步变大,α逐步减小。而σ_3方向的K、α则逐步减小。当出现前兆应力降后,σ_3方向的K、α都回升,接着主破裂来临。破裂后,σ_2方向的K、α增大,而σ_3方向的K、α则减小。同时,波列图清楚地表明,S波最大振幅的变化对K有着重要的影响。     

线源荷载对半圆形凸起圆形夹杂附近浅埋圆孔的动力作用

采用复变函数法和Green函数法研究了在水平界面承受出平面线源荷载时弹性半空间内半圆形凸起的圆柱形弹性夹杂对浅埋圆孔的动力作用.该问题采用“分区”、“契合”思想求解.首先,将整个求解区域分割成两部分,其一为含半圆形凹陷和圆孔的弹性半空间,其二为圆柱形弹性夹杂;其次,构造满足含半圆形凹陷半空间水平界面应力自由和圆孔边界应力自由的散射波,构造满足圆形夹杂上半表面应力自由下半表面应力连续条件的驻波和散射波;最后,在两个区域的“公共边界”上实施“契合”,满足公共边界处位移和应力的连续性条件,同时满足圆孔边界应力自由的边界条件,建立起求解该问题的无穷代数方程组,并就具体算例分析讨论了浅埋圆孔边缘动应力集中系数(DSCF)的数值结果.结果表明:圆柱形弹性夹杂的“软”、“硬”对浅埋圆孔孔边动应力集中系数有不同的影响.     

用P波初动资料确定地震震源机制教程（三）

3震源区的应力状态 3.1压力轴、张力轴和零轴 以上分析表明,破裂面的取向与引起破裂的应力状态有关.在岩石层内,岩石处于高围压状态,如果以p1,P2,P3轴分别表示震源区在破裂前的主(张)应力轴,那么破裂面(即断层面)与最小主(张)应力轴(最大主压应力轴,也就是P3轴)的夹角θ(图19)随内摩擦系数μi的增大而减小(Kirby,1980).     

营口—海城地区震群的震源机制一致性特征

采用P波初动方法计算1999年以来营口—海城地区5次震群序列的中小地震震源机制解,并定义震源机制一致性参数θ为中小地震震源机制解3个正交的应力主轴与华北地区构造应力场3个应力主轴在三维空间的夹角之和。计算结果显示:营口—海城地区震群中较大地震发生前10天~2个月,θ都有一个持续低值的过程;1999年岫岩前震序列的θ变化幅度在20°~30°之间,且大部分小于65°。相比用震源机制P轴取向趋于一致来判定震源区应力状态,θ更有其优越性。     

青藏高原及周缘地壳浅层构造应力场量值特征分析

以"中国大陆地壳应力环境基础数据库"中的实测地应力数据为基础,合理筛选出地理空间范围为21°N-40°N,73°N—110°N的近2000条数据,深度范围0~2 km.通过将研究区内实测地应力扣除重力影响,并考虑数据样本数量沿深度分布不均匀的问题,分析构造应力场的作用.重力影响的扣除采用海姆假说与金尼克假说两种模式估算其下限与上限,给出了青藏高原及周缘及青藏地块、南北地震带北、中、南段上构造应力和构造差应力随深度分布的特征和量值范围,结果显示:(1)青藏高原及周缘地区最大水平应力σ_H、最小水平应力σ_h随深度D呈线性增加:σ_H=22.115D+5.761、σ_h=14.893D+3.269;最大水平构造应力σ_T、最小水平构造应力σ_t的量值估算范围分别为4.609σ_T15.522D+4.609、3.121σ_t6.366D+3.121(D0);构造差应力σ_T-σ_t=7.222D+2.492,地表值(D=0 km)为2.5 MPa左右,随深度增加以7.2 MPa.km~(-1)的梯度增大;(2)在测量深度范围内,青藏地块、南北地震带北、中、南段研究区σ_T、σ_t、σ_T-σ_t,随埋深均呈线性增大;D=1 km时,各地块σ_T的统计回归值中最大为30.1 MPa,最小为17.6 MPa,量值由大到小排序依次为:青藏地块、南北带北段、南北带中段、南北带南段;D=1 km时,各地块σ_T-σ_t,的统计回归值中最大为15.8 MPa,最小为8.9 MPa,量值由大到小排序依次为:青藏地块、南北带北段、南北带中段和南北带南段.总体表现为青藏地块强、南北带较弱的基本特征.(3)与南北带相比较,青藏地块地壳在从南向北的挤压作用下呈现出明显的"浅弱深强"特点.     

汤加—克马德克俯冲带现今非均匀应力场特征及其动力学意义

汤加—克马德克俯冲带是太平洋板块向澳大利亚板块俯冲碰撞的动力作用区,是全球俯冲带动力学研究的热点区域.本研究基于EHB地震目录,对汤加—克马德克俯冲带(18.5°S—28.5°S)区域进行平面拟合,得到该范围内俯冲带走向约为196°,倾角约为48°;利用该俯冲带研究区域内Global CMT目录,对不同位置、不同深度进行区域应力张量反演,得到汤加—克马德克俯冲带研究区内精细的应力图像.结果显示:(1)俯冲带浅部(60~300km)应力结构非均匀特征明显,主应力轴倾伏角变化多样,并且最大主压应力轴方位在24°S左右发生明显偏转,我们推测这可能与洋底构造路易斯维尔海链俯冲有关;(2)中部(300~500km)最大主压、主张应力轴由北向南逐渐发生偏转,这可能与由北向南流动的地幔流对俯冲板片产生推挤作用有关,并且这种推挤作用向南逐渐减弱;(3)深部(500~700km)最大主压应力轴沿俯冲方向分布;(4)本文的结果还发现了主俯冲带深部西侧"偏移"板片与主俯冲带应力结构不同,表明"偏移"板片与主俯冲带是分离的.     

“摩尔空间”及其在先存构造活动性预测中的应用

应用"先存构造活动性准则",结合数值计算分析,建立了"摩尔空间"中先存构造面的极点(σn,τn)与其方位(θ′和φ′)的一一对应关系,从而可以十分直观和便捷地确定三维空间上任意先存构造面上的正应力(σn)和剪应力(τn).在此基础上,阐述了先存构造面的活动性在"摩尔空间"中的表达方式,以及预测分析不同先存构造面相对活动性的技术方法和步骤.最后,应用"摩尔空间"预测了砂箱实验模型中先存构造面的相对活动性,以及活动断层的相对活动性.结果表明,利用摩尔空间可以十分直观和便捷地表达三轴应力状态下任意面上的正应力和剪应力、确定先存构造的活动性系数、预测不同先存构造的相对活动性;应用"摩尔空间"的预测结果得到了实验结果和实际测量资料的证实."摩尔空间"为任意三轴应力状态(主应力轴倾斜)的应力分析、先存构造活动性分析提供了便捷的途径,由于它的直观性和方便性,预期具有广阔的应用前景.     

由地震释放的地震矩叠加推导平均应力场

一般认为,单个地震的P、B、T轴方向只与该地震释放的应力有联系,而不能当作地下实际作用的构造应力方向,而由多个地震的平均P、B、T轴在一定条件下(如断层面取向有随机性,地震散布于全区等)可以反映某区构造应力场的最大、中等和最小主压应力σ1、σ2和σ3的方向.先前由震源机制解确定地壳应力场的研究多数为找到一个与大量震源机制解资料差异最小的应力张量作为研究区域的应力场.     

2018年9月8日墨江地震及周边地区构造应力场特征分析

2018年9月8日,云南省墨江县发生MS5.9地震并伴随一系列余震,探究该地震周围的应力场对于理解该地震的发生机制和后续地震的发展趋势具有着重要的参考意义.本研究收集了震源及其邻区中前人研究和Global CMT所给出的震源机制资料,对该地区进行了构造应力场反演,并同时利用反演得到的应力张量模拟墨江地区的震源机制解表现.结果表明:(1)在应力轴整体分布上,自西向东σ₁轴(压轴)从NNE-SSW向逐渐转向NNW-SSE向,σ₃轴(张轴)从WWN-EES向逐渐转向WWS-EEN向,张轴呈弧形分布,压轴呈放射状分布.(2)在应力轴倾伏角上,研究区域内的压应力轴和张应力轴倾伏角都比较小,即两轴均接近水平.(3)R值分布大体是在东南部相较于西北部大,结合当地地质背景分析得到,物质逃逸自西北向东南呈逐渐变缓的趋势.(4)利用反演得到的应力张量和应力状态计算墨江地震震源区的相对剪应力和相对正应力大小.由此推测,墨江地震恰好发生在相对剪切应力值和相对正应力正值最大的节面上.从而可以确定墨江地震的发震节面的基本参数:走向216.32°,倾角86.91°,滑动角...     

利用小震震源机制解反演濮阳地区应力场

利用双差定位法测得河南濮阳地区的地震的平均深度为8.4km,由于油田地震的深度一般在6km以内,推测该区的地震多为构造地震,油田地震只占这里地震的一小部分。利用GEPHART的方法对该区域的42个震源机制进行应力张量反演,反演出的结果显示有走滑断层的特征,最大压应力轴σ1为32°、倾伏角为3°;中等压应力轴σ2为292°、倾伏角为71°;最小压应力轴σ3为124°、倾伏角为19°;应力比R为0.6,取σ1的方向为该区的应力场方向。     

应力降、滑动类型、震级和地震危险性的关系

在地震易发区有工业设施和众多民用建筑的大城市中,大地震易于产生巨大的生命和经济损失,因此,必须注意提供可靠的抗震设防。抗震设防不仅需要考虑地面振动,而且也需要考虑地基失效,尤其是地表断裂活动危险。土耳其和中国台湾最近的地震惨痛地说明了这一点。本文目的是对震源参数,如矩震级(M,M_w)、面波震级(M_s)、地震矩(M_o)、应力降(△σ)、破裂长度(L)和断层位移(D)之间理论关系的认识现状进行调查.利用简单的破裂模型,提出了M_s与L和△σ相联系的一个关系:M_s=2logL+1.33log△σ+1.66。利用世界范围的破裂长度、断层宽度(W)、断层位移和面波震级等地震数据,并且结合地质观察(△σ_1)和前面提出的公式(△σ_2),可以计算出每个地震的应力降值。结果表明:直到大约15km深度处(相当于脆塑性的边界处),应力降随着断层宽度(深度)增加而增加。在逆断层情况下,应力降的增加比走滑和正断层的情况下更加显著。用公式△σ=kW~n拟合了这些数据,初步给出了3种滑动类型的k和n值。断层深度超过15km,△σ_1、△σ_2没有显示太大的波动(△σ<100bar)。上述结果和大陆岩石层的一些实验模型所得的结果相一致。虽然需要更多的数据,特别是大地震的数据,来确定是W模型还是L模型能较好符合地震的标度定律,然而应力降的大小似乎不依赖于断层长度,故支持乙模型。地表断裂活动的危险依赖于断层所处的动力环境,即应力降、破裂长度和断层宽度。尽管统计表明,很多情况下出现地表断裂活动的最小震级是6.1,但有时5.5级的超浅地震就伴有地表断裂活动,这说明了标度律有变化。因此可以看到,产生地表断裂活动的临界震级依赖于断层区域材料的流变性以及应力环境。     

中国台网测定面波震级的初步研究

根据北京等5个地震台763和SK仪器记录的20±2秒面波和(A/T)_(max)的观测资料,比较分析了5种校准函数(σ、σ_(763)、σ_(300)、σ_N和σ_1—σ_2—σ_3)计算的M_s值相对M_(sz)(NEIS)的均方差μ和平均相对偏离D。结果表明:在20°—160°间,σ和σ_(763)较好;在10°—30°间,对于20秒面波,σ_N和σ_(763)较好;在160°—179°间,σ_(300)较好。     

滇西地区九种岩石的P波Q值

本文叙述了以波传播和谱振幅比法测得的滇西地区九种岩石在不同应力状态下(σ_1=σ_2=σ_3=σ)的衰减系数,P波速度及Q值。在σ≤90 MPa时,随压力增加,衰减系数减小,P波速度及Q值增大;在σ≥120 MPa以后,衰减系数、P波速度及Q值变化甚小。其中团山砂岩及砖窑村片麻岩Q值较低。     

地震视应力在中国大陆西部强震趋势预测中的应用

以中国大陆西部(20°~50°N, 73°~105°E)为例, 以中国地震台网中心月报目录为基础, 参照美国哈佛大学(CMT)逐个筛选出1990年1月1日至2005年12月31日中国大陆191个地震作为样本, 对用哈佛大学提供的地震矩和震级能量公式计算的视应力值σ_app1与完全由震级经验公式估算出的地震矩和地震辐射能量计算出的视应力值σ_app2进行了对比分析。 在此基础上, 通过对1970年以来中国大陆7级以上强震的震例总结, 对地震视应力异常区与强震发生地区的关系进行了研究。 并结合钻孔应力、 应变学科在年度预测中对中国大陆西部强震发生地区的预测情况进行了R值评分。 结果表明: ① 当震级上限固定时, σ_app1与σ_app2的差值序列之方差, 表现出随着震级下限增大而增大的特征。 在3.5≤M_S≤6.0区间内, σ_app1与σ_app2拟合程度较好。 ② 地震视应力异常区的变化与迁移可能是构造大区应力、 应变场中显著应力变化区的变化与迁移的反映, 具有图像直观、 量化、 预测区间有限等优点, 可用于强震发生地区的预测, R值约为0.35。 并对强震发生地区趋势预测的总体思路进行了有意义的讨论。     

内孔加压三轴条件下岩石的破裂试验研究

本文应用岩石孔压三轴仪,研究花岗岩和大理岩的破裂特性,探讨应力途径对岩石破裂强度的影响。试验结果表明:(1)岩石的内孔水压致裂强度随围压的增加而线性增加,(2)在拉,压应力组合条件下,岩石呈现出拉破特性,引起岩石破裂的拉应力随着轴压增加而减少;(3)孔压致裂法获得的岩石抗拉强度值偏高     

利用远场P波波形确定1974年新疆乌恰地震的震源参数

本文利用艾献[1]介绍的方法,根据16张WWSSN台记录的垂直向P波波形记录反演求得1974年8月11日发生的乌恰M_s=7.3地震的震源参数为:破裂持续时间3.0秒;震源深度26公里;地震矩3.7×10~(27)达因·厘米。震源饥制解是:(1)λ=-2.4°,δ=83.6°,θ_s=32.8°;(2)λ=-173.6°,δ=87.6°,θ_s=302.6°,主压应力轴为近南北水平方向。结果表明,这次地震是一次走滑并兼有逆冲分量的短暂破裂过程。     

起伏地形上的位场转换

根据起伏地形上观测的异常场分量（沿任一方向的分量）换算出垂直与水平分量,本文提供了二维情况下的转换方法。其算法是:（1）通过共形映照,将w平面上的地形曲线L的上部映照为z平面的上半平面,将曲线L映照成z平面上的实轴。（2）求解边界为实轴的Hilbert边值问题。 通过理论模型的计算,验证了该方法的正确性。     

中主应力对压实黄土动变形特性的影响

常规的三轴试验通常无法真实模拟实际工程中土体所受的应力状态,因而就不能准确地评价土体的变形特性,尤其是中主应力对土体变形的影响。通过对原有的DTC-199型周期扭转荷载三轴仪进行简单的改造,可进行中主应力对压实黄土动变形影响的试验研究。中主应力的大小σ2通过中主应力系数b(b=(σ2-σ3)/(σ1-σ3))来反映,在其它固结条件不变的前提下,初始中主应力系数b对压实黄土的动剪切模量有一定的影响,随着b的增大,动剪切模量有减小的趋势,最大剪应力也逐渐减小;b对最大动剪切模量基本没有影响。初始中主应力系数b对压实黄土的阻尼比λ基本没有影响,在λ-lgγd的半对数坐标图中,阻尼比随动剪应变的增加有逐渐增大的趋势,并且表现出较好的相关性。