砂性土成拱应力释放特性的模型试验及数值模拟研究

通过室内模型试验研究了卸荷尺度及孔隙率对砂性土成拱应力释放特性的影响,并应用离散元分析软件PFC2D进一步对颗粒摩擦性质影响、成拱后应力场以及位移场变化规律和应力释放分区进行了细观研究。研究发现：（1）数值模拟对卸荷尺度影响因素的研究结果与室内试验一致,应用PFC2D研究砂性土应力释放特性是可行的。（2）应力释放区内竖向应力释放大于应力加载区,而水平应力释放小于应力加载区;侧压力系数在应力释放区内距离卸荷位置越近增量越大,而在应力加载区距离卸荷位置越近增量越小。（3）砂性土摩擦性质会减小土体成拱对应力释放以及侧压力系数变化的影响。（4）应力释放随着卸荷尺度及孔隙率的增大而增大;对于侧压力系数,在应力释放区内随着卸荷尺度或孔隙率的增大而增大,而在应力加载区随着卸荷尺度或孔隙率的增大而减小。     

含气地层中气体释放对盾构隧道稳定性影响研究

随着地下工程的建设日益增多,部分工程穿越含气地层,含气地层会对隧道的施工产生一定不良的影响。盾构在沼气地层掘进过程中,由于管片气密性不良造成沼气通过管片环缝进入隧道,引起管片的纵向变形。针对这一现象,建立管片环缝单点气体释放条件下的管片变形模型,并用数值模拟方法与理论结果进行对比验证。通过其变形公式,分析不同含气层厚度、不同初始气压条件对管片的变形及管片接缝张开量的影响,探讨管片损坏的地层条件。结果表明,对于含气层较薄（＜1.5 m）、气体压力比较小（＜150 kPa）的地层,隧道气密性不严导致气体泄漏进入隧道会导致管片下沉,但一般不会破坏管片的防水设施。当含气层厚度大或气体压力较大时,气体释放会引起比较大的管片变形,破坏管片的防水能力,导致地下水进入隧道,引起管片的进一步变形;地层扰动大时,地层土体随地下水进入隧道,会造成管片的严重损坏,以至于断裂。     

应力方向一致和介质各向异性前兆——亚失稳现象震例

最新的岩石物理试验表明,应力-应变曲线中的在强度极限点和失稳点之间可以划分出亚失稳和临失稳两种状态,其变化特点和过程不同,前者从应力积累转为应力释放,后者则由平稳释放转为加速释放.两种阶段分别对应地震之前的短期和临震阶段.     

不同SAR条件下滨海含水层胶体释放与渗透性变异

在野外调查的基础上, 研究不同钠吸附比(SAR)条件下滨海含水层胶体释放规律, 采集天津平原区代表性含水层土样, 采用室内批实验和土柱实验, 研究胶体释放浓度和释放量的动态特征, 识别不同含水介质胶体释放的差异性, 同时分析胶体颗粒释放过程中含水介质渗透性变异特征.结果表明, 在NaCl和CaCl₂混合溶液系统中, 含水层含水介质胶体颗粒的释放与地下水溶液所含阳离子价态有关, Ca2+含量越高, SAR越小, 胶体越不容易释放出来, Ca2+对胶体释放的抑制作用越强烈.土柱实验表明不同吸附比情况下粉砂和中砂胶体释放浓度均很小; 当地下水中SAR为0和8时粉土胶体释放很少, 当溶液的SAR为∞时胶体有明显的释放, 释放浓度随孔隙体积数的增加而增加, 在52个孔隙体积数瞬时达到峰值73.76 mg/L, 然后缓慢减少, 最后累积释放量达0.13 mg/g.胶体释放过程中, 粉土、粉砂和中砂渗透性损失分别为98.2%、86.7%和95.9%;含水介质渗透性的降低主要是由于释放的胶体颗粒在空间上重新分布造成的.      

云南地区中强地震前应变释放特征

利用云南区域台网地震目录资料,以地震应变能作为地震释放量度,基于应变释放加速模型对前兆地震序列进行非线性模拟. 结果表明: 云南地区1966—2013年发生的115例M_S≥5.0地震中,具有加速特征的有79例,占69%;具有减速特征的有28例,占24%;数据太少无法判断加减速特征的有8例,占7%. 主震为孤立型的前兆地震序列,其减速或数据少类型所占比例远大于加速型;主震为走滑型的前兆序列,其加速型序列要比主震为正断型或逆冲型序列多15%左右. 搜索半径与前兆序列持续时间呈反比关系. 对前兆地震序列模拟结果表明,主震的预测震级和时间误差为±0.3和0.5年.      

2014年2月12日于田M_S7.3地震前后的微震活动集中区及对地震危险区的可能指示

2001年以来,在巴颜喀喇地块周缘相继发生2001年昆仑山口西8.1级地震、2008年汶川8.0级地震、2010年玉树7.1级地震、2012年芦山7.0级地震等。对比分析昆仑山口西8.1级地震前、后相同时间长度内,与其地球动力学上相关区域的地震应变释放强度变化特征,发现该地震发生之后,龙门山地区、巴塘地区、温泉盆地西侧南北向谷地的地震应变释放明显增强,第一个地区发生了汶川地震,第二个地区与玉树地震的发生相关,说明巴颜喀喇地块北边界东昆仑断裂带上发生地震破裂后,其南侧的物质向东南运移,将构造变形集中在龙门山构造带上,并在其上发生破裂。该震例说明基于地震地质背景分析、找出的地球动力学上相关联的地震活动增强区域是中长期破坏性地震的易发区。2014年2月12日新疆于田发生MS7.3地震后,阿尔金断裂带东部与祁连山构造带交汇地区的地震频度和地震应变释放明显增强,该区域的中长期地震危险性值得关注。     

静水和滴水条件下碳酸盐岩溶解与主要元素释放规律初步研究

为进一步了解在静水和滴水条件下碳酸盐岩溶解与主要元素释放规律,文章选取在贵阳市花溪区贵州大学南校区、将军山、花溪水库三地分别采集的白云岩、灰质白云岩、石灰岩三类碳酸盐岩石为样本进行静水浸泡和动水滴溅试验,测定了静水与滴水条件下碳酸盐岩石的钾、磷、钙、镁四种主要元素的溶解量,结果表明:(1) 在相同室温25 ℃,浸泡时长到达20 d时,白云岩中四种元素溶解量均为最高,钾元素溶解量为0.001 38 μg/cm3、磷元素溶解量为0.000 6 μg/cm3、钙元素溶解量为199.75 μg/cm3、镁元素溶解量为70 μg/cm3,且三种碳酸盐岩石的钙元素溶解量分别为白云岩199.75 μg/cm3,灰质白云岩148.42 μg/cm3,石灰岩137.88 μg/cm3,远远高于其他三种元素的溶解量;（2）经过不同温度浸泡24 h后,三类碳酸盐岩石中钾元素的溶解量随温度的升高而增大,并且在10~20 ℃条件下钾元素溶解速率最大,但温度的变化对于磷元素的溶解量影响不大;岩样养分含量中白云岩的钾元素与石灰岩的磷元素含量最少,但是随着温度的升高,它们的溶解量却是最大的;（3）静水浸泡状态下白云岩中元素的溶解量多数较高,而在动水滴溅状态中除白云岩的镁元素比石灰岩和灰质白云岩的镁元素溶解量高,试验的其他三种元素钾、磷、钙元素中都是石灰岩溶解量高;在动水滴溅的作用下,随着滴溅时间的增加,石灰岩的钙元素溶解量仅1 h的滴溅时间就增加了2.55倍,超过了白云岩的钙元素溶解量。      

台湾地震区应变释放速率分析

选取台湾地震区1900—2009年5级以上地震,对台湾地震区作应变释放速率分析。结果表明,台湾地震区应变释放速率存在约3年的周期性变化,还可能存在约24年的周期变化。台湾地震区应变的积累和释放呈现ΣE~(1/2)=A+Bt的函数关系。     

北天山西段中强地震应力触发作用初步研究

计算了新疆北天山西段1944年以来部分5级以上地震产生的静态库仑破裂应力变化(ΔCFS),分析该区先发生的中强震产生的累加库仑应力变化以及单个中强地震对后续地震的触发作用。研究中依据静态库仑破裂应力变化的空间分布确定后续地震活动的可能增强区范围,应用累积贝尼奥夫应变研究增强区内中等地震活动的加速矩释放特征,定量论证中强震产生的库仑应力变化对后续地震产生的影响的可靠性。结果表明,北天山西段多数中强震产生的ΔCFS有利于其邻区后续中强震的发生,其中正ΔCFS区是后续中强地震的可能发生地点,该区中强震产生的库仑应力变化作用的时空影响范围分别为几天至几十年1、00 km范围内,这为未来地震趋势判定提供了依据。     

地球生物化学过程可能加速气候变暖

最近科学界指出,多年冻土和海洋中储存的“天然气水合物(gas hydrate)”(或可燃冰)可释放大量甲烷(CH_4), 从而加速气候变暖,并且在地球生物化学过程的作用下, 全球变暖的进程将进一步加剧。这一观点已引起人们的注