智能流体减振控制的研究与应用

智能流体是一种极具发展的前景和工程应用价值的智能材料,其流变效应可以通过施加电场和磁场来控制。本文概述了两种智能流体的基本性能,并对其进行了比较,介绍了智能流体阻惯器的几种力学模型及在土木工程结构减震控制中的应用,提出了需进一步研究的若干问题。     

一种井震融合求取反Q滤波Q体的方法

粘弹性介质的吸收衰减影响了地震波的动力学特征,而反Q滤波技术是补偿地层吸收的主要方法。在常规处理中,品质因子往往通过扫描获得,缺乏客观标准。从地震资料求得的品质因子Q值是一种瞬时Q,难以应用到反Q滤波中,影响了反Q滤波的最终效果。这里提出基于井震融合求取品质因子Q值的方法,先用VSP井资料提取较准确Q值,用它反映出的地层结构,作为地震资料求取Q值的时窗,计算地层Q体;以VSP资料求取的Q曲线为初值,制作粘弹性合成记录,调节Q值使正演记录和井旁地震道达到最佳匹配,得到井震联系的最佳Q曲线;最后用井震最佳匹配的Q曲线标定地震资料求取的Q体,使Q体的数值在合理的范围内。这套井震融合求取品质因子的方法,在东部某油田实际资料中得到了有效地验证。     

巴颜喀拉块体东南缘应力演化及鲁甸地震自发破裂模拟研究

巴颜喀拉块体活动导致的昆仑—汶川地震系列,是目前中国大陆唯一一组7级以上地震序列,未来几年该块体仍是发生7级地震的主体地区。巴颜喀拉块体东缘从走滑运动向逆冲运动转换的构造动力学性质使得活动块体两个相邻边界带存在大地震序列的关联性。研究表明近期逐渐加速的块体东边界强震序列是北边界强震活动的响应,巴颜喀拉块体南边界的鲜水河断裂带同样以左旋走滑的方式向东边界挤压,但巴颜喀拉块体东南缘地震呈现以下两个特点,一是强震大都发生在巴颜喀拉块体东边界断裂带,东边界强震序列呈现加速状态;二是南边界鲜水河断裂带在1973年炉霍7.6级地震后,已有40多年没有发生7级以上地震,鲜有6.5级以上强震,在此次地震序列中表现出一种大震缺失的状态。因此,巴颜喀拉块体东南缘主要断裂带的地震危险性值得关注和研究。同震库仑破裂应力及震后粘弹性松弛在解释余震序列分布,分析强震序列相互作用关系及未来地震危险性分析等方面发挥了重要的作用。比如汶川地震之后,一些研究者利用弹性位错模型计算了汶川地震的同震库仑破裂应力变化,并对龙门山区域未来的地震危险性进行了估计。一些研究者分别计算了汶川地震和芦山地震后周边断层的同震库仑应力变化,以及汶川地震和芦山地震引起的同震和震后粘弹性松弛应力场变化,得到了汶川地震可能有效地促进了芦山地震的发生的结论。在应力演化过程中,震间构造应力加载对强震危险性的作用也非常重要,目前比较流行的计算这部分应力积累的做法是采用"负位错"的理论进行计算,这一方法虽然简洁,但假设了断层是完全闭锁的,可能会造成一定误差。本文拟以巴颜喀拉块体区域构造活动作为三维有限元模型的边界约束,综合研究区域介质速度、密度结构最新反演结果计算介质的弹性材料参数,从初始应力场出发模拟在构造应力和重力作用下的现今背景应力场,计算强震序列引起的区域内断裂带震前、震间、震后的应力演化,获得更为准确可靠的应力场结果。利用速率-状态关系计算库仑应力变化对研究区域背景地震发生率的影响,利用泊松概率过程计算研究区域在汶川地震和芦山地震震后未来10年6级以上强震的发震概率及研究区域主要断裂带的6级以上强震发震概率。除以上述准动力学的方法研究巴颜喀拉块体东南缘应力演化及地震危险性,本文还以鲁甸地震为例,研究鲁甸地震从成核区开始破裂,然后扩展直至终止的自发破裂动力学过程,探索影响地震自发破裂位错的主要因素。研究内容:(1)建立巴颜喀拉块体东南缘三维粘弹性有限元模型。(2)模拟巴颜喀拉块体东南缘主要断裂带上1900年以来7级以上强震序列的应力演化过程,并对强震序列对芦山地震的触发作用进行了研究,对比库仑应力场及等效应力场演化结果与背景地震活动的关系。(3)应用速率-状态关系研究库仑破裂应力对汶川地震、芦山地震震后研究区域的地震发生率的影响,应用泊松过程给出研究区域主要断层未来的强震发生概率。(4)应用可以描述断层摩擦机制的FAULTS有限元软件对芦山地震断层错动方式,初始破裂点进行了模拟,研究了汶川地震后,断层强度的变化对芦山地震的影响。(5)应用曲线有限差分方法建立鲁甸地震非平面断层自发破裂模型,模拟鲁甸地震在包谷垴—小河断裂上的自发破裂过程,分析影响鲁甸地震自发破裂过程的主要因素。本文的创新点:(1)以三维速度、密度反演结果建立能反映更真实地下介质的三维粘弹性有限元模型;(2)从初始应力场出发,进行数十万年的应力场演化模拟直至获得与现今构造应力场更为吻合的背景应力场用于地震序列模拟;(3)采用泊松概率模型计算地震发生概率时直接基于三维粘弹性有限元模型得到的库仑应力结果,充分考虑了同震、震间和震后效应的影响。同时,在考虑背景地震发生率时采用了更全面完整的地震目录,这可能使得对未来地震危险性的估计更准;(4)对鲁甸地震自发破裂过程进行了动力学模拟,将震间应力积累过程与同震地震破裂过程的模拟结合起来。     

设有粘弹性阻尼器的结构体系的受力分析

探讨了安装有粘弹性阻尼器的结构体系在地震荷载作用下,其结构刚度,结构阻尼,阻尼器刚度和阻尼器经对体系层间剪力分配的影响,给出了大阻尼结构体系在进行结构抗震设计时层间剪力的分配原则,分析了粘弹性阻尼材料在地震荷载作用下,由于吸收地震能量而导致的温度升高对结构减震效果的影响。     

广畅国际大厦磁流变和粘滞阻尼器抗震分析

针对上海广畅国际大厦的抗震问题，通过对不同控制装置的优缺点和适用范围进行比较分析后，采用磁流变阻尼器和粘滞阻尼器相结合的方式，探讨了该结构在无控和安装控制装置后在地震作用下的动力响应和控制效果。文中通过建立结构的力学模型，首先分析了无控结构的动力特性；此后分析了无控结构以及安装磁流变阻尼器和粘滞阻尼器的结构在多遇地震以及罕遇地震作用下的动力响应。分析结果表明，采取磁流变阻尼器以及粘滞阻尼器相结合的方式，能够有效地控制该结构在地震作用下的响应。     

裂隙蠕变的稳定性准则

介绍了最小耗能原理及其建立材料强度准则的一般步骤,在强度准则通常为能量蓄积程度表达式这一前提下,从最小耗能原理出发,利用线粘弹性断裂理论推导了裂纹蠕变的稳定性准则。为对比起见,将线弹性断裂理论的应变能密度因子断裂判据直接推广到粘弹性状态,得到了与最小耗能原理相同的稳定性准则表达式,并分析了几种流变材料中裂纹蠕变的长期稳定性。     

活断层的地震响应特征与瞬时地震属性

活断层探测是断层活动性评判的基础,也是天然地震灾害预防的依据,而浅层地震勘探是活断层探测的有效方法之一;而目前利用浅层地震方法评判断层活动性的能力亟待提高.通过构建了不同宽度破碎带的活断层理论模型,采用二维粘弹性波动方程有限差分法进行了波场响应特征模拟,运用希尔伯特变换方法提取了瞬时频率和相位属性.结果表明:地震水平叠加剖面和瞬时属性相结合可有效获取穿过第四系活断层的响应特征和实现断层活动性评判;当相干噪声达到30%时,水平叠加和瞬时频率属性剖面已难以追踪第四系中弱反射信号,而瞬时相位属性剖面仍可有效追踪;在实际活断层判定中,水平叠加、瞬时频率与瞬时相位地震属性剖面均可判断断层的存在,而穿过第四系的断层 (或破碎带) 特征瞬时相位属性最为明显和突出,水平叠加剖面次之,瞬时相位地震属性是判定断层活动性的重要和有效的属性.      

汶川地震震后余滑和震后粘弹性松弛数值模拟分析

采用2010～2015年汶川地区GNSS震后形变资料,利用有限元法建立三维震后粘弹性松弛模型,通过二维格网搜索获得龙门山断裂带上盘最佳弹性层厚度和中下地壳最佳粘滞系数,并分析汶川地震震后2～7 a粘弹性松弛影响下的震后形变特征;然后采用2008～2009年GNSS震后形变资料,根据最佳参数建立粘弹性松弛与余滑组合模型,...     

软土地基三维粘弹性反演分析与变形预测研究

针对无锡地区软土工程施工具有明显流变性的特点,运用粘弹性理论和反演分析方法,结合无锡市图书馆工程对其地基变形和粘弹性模型进行了研究,通过实测数据与计算值的对比来修正模型和计算参数;在此基础上对该工程的长期地基沉降进行了预测,取得了与实际较为吻合的结果,为本地区软土工程地基的长期变形预测提供了有效的方法和思路。     

粘弹性介质中跨孔波场的交错网格有限差分法正演模拟

井间地震正演模拟技术是研究地震波在井间传播规律的重要手段之一,可以帮助认识井间地震的复杂波场.从二维井间地震波传播波动方程出发,结合初始、边界条件,推导出了交错网格任意偶阶精度差分格式,阐述了非均匀差分网格的实现方法.在此基础上,编制了跨孔波场交错网格有限差分正演程序,并应用该程序对半空间粘弹性跨孔模型进行了正演计算,得到了震源在不同位置时的波场快照及地震记录图.这对于跨孔模型波传播规律的研究,具有重要意义.