电阻率横向剖面法在倾斜断层精确探测中的应用研究

在横向剖面法研究的基础上,选取30度和60度倾斜良导体模型,利用有限元三维数值模拟方法,对比研究横向剖面法和常规剖面法的异常特征.研究结果表明：两方法对断层的倾向都有较好反映,对倾角难以判定.为研究倾角定量化判定,本文提出了横向剖面电阻率成像方法与常规的电阻率层析成像方法对比研究,结果表明：两者均较准确的反映出断层的倾角变化,前者效果略优于后者.     

双圆环直接拉伸试验试样最优尺寸范围研究

直接拉伸试验是测量岩石抗拉强度最直接有效且最有理论和实际价值的方法,但在传统直接拉伸试验中试样加工难度大,测试设备要求高。为克服传统直接拉伸试验加载困难的缺点,准确测定岩石的抗拉强度,设计研发了多直径岩芯双圆环直接拉伸试验机,从试验和数值模拟两方面重点研究了双圆环直接拉伸试验中试样尺寸的影响和最优取值范围,包括外环直径与试样直径比r1/R、内环直径与试样直径比r2/R、内环直径与外环直径比r2/r1三个比值的最优范围。研究结果发现,外环直径和内环直径满足r1/R=0.62±0.08、r2/R=0.45±0.12、r2/r1=0.64±0.06时内外环根部与内外环重叠部位最大应力值相近,获得的抗拉强度与理论值较一致,与其他试验相比,双圆环直接拉伸试验的结果标准差和振荡系数最小。     

地下洞室围岩脆性破坏时的应力特征研究

在高应力作用下,岩爆、钻孔崩落、片帮都是地下空间硬脆围岩中常见的破坏现象,这三类现象本质上均可归于完整岩体的脆性破坏,它们分别反映了高应力作用下完整岩体不同的破坏程度。通过对前人关于岩爆判据、钻孔崩落判据和片帮应力强度比判据研究成果的类比分析可知,这些脆性破坏现象在破坏时具备相同的应力背景条件。脆性破坏的应力条件可以用地下空间周边切向最大应力与岩石单轴抗压强度之比（ / ）或者工程区最大主应力与岩石单轴抗压强度之比（ / ）来描述,两种指标本质上反映了相同的应力背景条件。对于 / , / = 0.4 ± 0.1是发生脆性破坏的应力临界条件;对于 / , / = 0.15 ± 0.05是发生脆性破坏的应力临界条件。大量的工程实例和基于Hoek-Brown强度准则的力学分析也证明了这一背景条件的正确性。这里两种指标都取了一个范围,主要是由于不同的岩体分级、岩性和工程地质条件会对指标的界定产生较为显著的影响。     

汶川Ms8．0级大震前后的水压致裂原地应力测量

在汶川Ms8.0级大震发生前一周,采用水压致裂技术在龙门山发震断裂带±400 m深度上测得的最大水平主应力值为21～22 MPa,与其附近下盘之差高达8～10 MPa.大震后的原地重复测量结果表明,发震断裂带上的最大、最小水平主应力值分别降低了29%和23%,而在下盘大震前后的地应力作用状况并无变化.测量结果分析表明,活动断裂带的地应力高值异常是圈定地震危险区的可靠依据,是强震孕育和发生的警示标志.     

汶川MS8.0级大震前后的水压致裂原地应力测量

在汶川M_S8.0级大震发生前一周,采用水压致裂技术在龙门山发震断裂带±400 m深度上测得的最大水平主应力值为21～22 MPa,与其附近下盘之差高达8～10 MPa.大震后的原地重复测量结果表明,发震断裂带上的最大、最小水平主应力值分别降低了29％和23％,而在下盘大震前后的地应力作用状况并无变化.测量结果分析表明,活动断裂带的地应力高值异常是圈定地震危险区的可靠依据,是强震孕育和发生的警示标志.     

电阻率横向剖面探测走滑断层的数值模拟研究

本文从走滑断层难以探测的实际出发,讨论了其物性特征。通过对实际模型的数值模拟,讨论了纵、横向剖面电阻率的变化特征。数值模拟结果证明横向剖面和纵向剖面相比在断层探测中有明显的优越性,为走滑断层探测提出了新的思路。     

2018年9月4日伽师5.5级地震序列震源机制解及震源处应力场特征

本文采用新疆测震台网数字波形记录，利用CAP和P、S波初动和振幅比方法计算2018年9月4日伽师5.5级地震序列中M_S≥2.5地震的震源机制解，结合地震烈度等震线和双差重定位后的地震序列空间展布等特征分析了此次地震的发震构造，反演了震源处应力场。结果表明，伽师5.5级地震呈NE向的节面I为发震断层面，属于左旋走滑断层，震源深度为9km，发震构造可能为浅部超基底断裂；地震序列中有21次为走滑型，4次为正断型，说明绝大多数序列的破裂方式与主震相近，表明余震应力场主要受主震震源应力场控制；P轴方位在NNE向有明显的优势分布且倾伏角较小，T轴方位在NWW向有明显的优势分布且倾伏角较小，说明震源处主要以NNE向水平挤压和NWW向水平拉张作用为主；此次伽师5.5级地震序列表现的浅部应力场与已有研究得出的震源区深部应力场基本一致，应力形因子R的最优解为0.17，说明震源处近NE向中间主应力σ₂有一定挤压成分。     

北天山地区震源机制与构造应力场特征

本文利用新疆测震台网记录的宽频带波形数据,采用CAP方法反演北天山地区2010—2018年M_S≥3.0地震震源机制解,进一步结合早期研究区的震源机制数据反演了应力场。结果表明,研究区地震破裂类型以逆断型和走滑型为主,其次为正断型,过渡型最少; P轴方位大体与北天山地区主要断裂构造的走向垂直,研究区以中部和西部近NS向以及东部近NNE向的水平挤压作用为主;分区反演应力场显示研究区北部最大主应力轴σ₁方位由西到东呈NNW—NS—NNE渐变过程,研究区南部最大主应力轴σ₁方位自西向东先呈NS—NNE变化,再呈NNW—NS—NNE渐变;研究区R值普遍较大, R值较小的区域主要位于研究区的西部和东部,说明研究区东部和西部部分R值较小的地区向东西方向的扩展分量较小,主要表现为物质的隆升分量。     

五大连池火山区域古应力场的初步研究基于火山口模式反演

研究表明区域地应力场会影响火山岩脉群分布及火山口排列。通常情况下火山口排列与喷发时区域最大水平主应力方向平行,与最小水平主应力垂直。本文结合国外较成熟的火山口排列调查法,以我国黑龙江省的五大连池为研究对象。在遥感图像和火山口年代数据的基础上,经过图像处理,火山群构造图分析及火山群线性模式处理后反演出五大连池的区域地应力场。结果表明：此方法反演出的五大连池最大水平主应力方向是北东向,与震源机制解的应力方向信息相符。国外已对该方法开展了较全面的研究,然而国内这方面几乎没人研究。反演结果论证了方法的实用性,可以将方法应用在国内典型火山群区域,补充区域的应力方向信息。     

利用原地应力实测资料分析芦山地震震前浅部地壳应力积累

龙门山断裂带南段的芦山MS7.0级地震给雅安地区人民群众和当地社会带来巨大的损失,如何从地壳应力积累的角度来研究该次地震对于深入认识孕震发震机理将有很大的帮助.项目组在过去21年中在该区域积累了22个钻孔的应力实测资料,这些应力资料显示该区域的应力状态为逆冲断层应力状态,最大水平主压应力方向为N44°—64°W,而且在过去20多年里,该区域的应力状态是稳定的.文中提出利用平均差应力和平均有效应力之比μm来表征地壳应力积累的能力和水平.通过理论分析可知μm的物理意义与μ是近似的,完全可以用μm代替μ来开展分析.利用实测应力数据计算得到的μm范围为0.39~0.56,接近于Byerlee定律所定义的μ=0.6的下限值,该范围与龙门山断裂带震后断层泥稳态摩擦系数的范围完全吻合,芦山地震的发生说明研究区的地壳应处于摩擦极限平衡或者亚平衡状态.芦山地震的震源机制解反应的应力状态为逆冲断层应力状态,主压应力轴方向为122°,与该区域的应力测试数据所反应的应力状态一致.通过与他人的研究成果对比分析可知,芦山地震可看作汶川地震对龙门山断裂带南段区域的断层加载而诱发产生的一次地震.