Strain localization due to structural in-homogeneities in the Central European Basin System

The large-scale crustal deformations observed in the Central European Basin System (CEBS) are the result of the interplay between several controlling factors, among which lateral rheological heterogeneities play a key role. We present a finite-element integral thin sheet model of stress and strain distribution within the CEBS. Unlike many previous models, this study is based on thermo-mechanical data to quantify the impact of lateral contrasts on the tectonic deformation. Elasto-plastic material behaviour is used for both the mantle and the crust, and the effects of the sedimentary fill are also investigated. The consistency of model results is ensured through comparisons with observed data. The results resemble the present-day dynamics and kinematics when: (1) a weak granite-like lower crust below the Elbe Fault System is modelled in contrast to a stronger lower crust in the area extending north of the Elbe Line throughout the Baltic region; and (2) a transition domain in the upper mantle is considered between the shallow mantle of the Variscan domain and the deep mantle beneath the East European Craton (EEC), extending from the Elbe Line in the south till the Tornquist Zone. The strain localizations observed along these structural contrasts strongly enhance the dominant role played by large structural domains in stiffening the propagation of tectonic deformation and in controlling the basin formation and the evolution in the CEBS.     

地震的应变张量观测与应用前景

地震发生时的动态应变场,在研究地震触发、地震破裂、地面破坏、水文和岩浆变化等方面都具有重要应用意义.地震的应变张量观测和现有的惯性地震仪观测的物理量不同.前者可以直接记录到地震发生时震源辐射的应变（应力）波,而后者记录到的是位移、速度或加速度.地震频率的应变测量在地震学中的应用前景主要表现在：①测量震源机制解理论预言的辐射4象限分布;②测量库仑应力变化;③换算成动态应力以评估地震烈度;④测量地震波的能量密度;⑤测量地震断层形变加速和形变局部化过程.用惯性地震仪的记录虽然在理论上也可以解算出动态应变值,然而种种原因导致计算结果的误差很大,往往不可接受.应变张量地震仪若能与现有的惯性地震仪配套起来,形成大规模台阵,则有可能推动应变地震学的诞生,在地震观测和地震学科领域引起重大革新.

     

南北地震带地震震源机制解和现今应力特征

基于CAP方法,使用地震波形资料,计算得到了2009年1月～2017年8月期间南北地震带及周边区域466个3.5级以上地震震源机制解。在补充收集1976年1月～2017年8月GCMT公布的259个4.5级以上地震震源机制解的基础上,分析了南北地震带地震震源机制解和应力特征。震源机制空间分布显示,不同断裂带、块体间表现出不同的震源机制空间分布特征,该特征与南北地震带不同段落活动构造性质基本吻合。作为青藏高原东边界的南北地震带,由于动力环境复杂,其内部P轴方向具有明显的差异性。这种差异主要表现为:南北地震带北段P轴呈NE向分布;龙门山断裂带及周边除NE段P轴取向为NW—NNW向外,其他地段P轴近EW向;川滇菱形块体内部P轴呈NNW向,而其西边界以西呈NNE向,东边界以东呈NW向,应力方向转换带的与川滇菱形块体边界基本一致。整体而言,南北地震带及近邻P轴方向由北到南发生了顺时针转动。     

2014年鲁甸MS6.5地震前后介质波速变化特征分析

本文利用研究区内13个地震台站2014年1月至12月的连续波形数据, 采用背景噪声互相关方法, 提取了2014年8月3日鲁甸M_S6.5地震的同震波速变化。 结果表明, 鲁甸地震对介质波速的影响具有明显的空间差异性, 较大幅度的同震波速变化主要集中于则木河断裂—小江断裂及莲峰断裂区域。 其中, 莲峰断裂SW段和则木河断裂NW段区域的波速出现了较为明显的同震降低, 则木河断裂和小江断裂交界处则出现了明显的波速升高。 通过对比研究区内介质波速的同震变化与鲁甸地震对周边主要活动断裂应力积累的影响后发现, 波速变化与应力变化在空间分布上具有较高的一致性, 且两者的变化幅度也成正相关关系。 由此可以看出, 鲁甸地震造成的应力变化可能是地下介质波速变化的主要原因。 采用相同的方法对2014年4月5日永善M_S5.1地震研究后发现, 永善地震后鲁甸地震震源区及其附近区域波速明显升高。     

海洋温差发电系统中板式换热器换热特性研究

对传统可拆式板式换热器进行了改良,以适用于海洋温差能发电系统工况,并对改良后的板式换热器进行了理论数值分析。研建了海洋温差发电系统测试平台,对系统内的换热器换热特性进行测试,在不同工况下对换热器换热特性进行了实验研究,得到了板式换热器瞬态运行特性,同时还得到了换热器换热特性随热流密度的变化曲线及压降随工质流量的变化关系。结合实验数据拟合了换热器换热特性经验关联式和压降随工质流量关联式,预测值和实验值偏差均在20%以内。结果表明:在实验系统运行工况范围内,换热器的换热系数随着热流密度的增加而增大,当热流密度大于3 kW/m2时,换热系数随热流密度变化的曲线斜率变小;换热器压降随着工质流量增大而增加,压降随工质流量变化的曲线斜率变大。     

渗流场和应力场对复杂岩溶隧道支护的影响分析

本文以某高速公路复杂岩溶隧道为依托,采用数值模拟和现场测试的方法分析了在应力场、渗流场和应力场耦合场作用下,Ⅴ级围岩洞周变形、支护结构及塑性区的受力特征,探讨了不同注浆圈施作后隧道渗水压力和支护变形分布规律。数值计算结果表明：渗流场和应力场耦合场作用下的洞周围岩和初期支护位移均大于只考虑应力场的情形。为使隧道支护结构安全,模拟了不同注浆圈厚度下的注浆效果,得出应力场作用下的注浆圈厚度至少达到8 m;而双场耦合时,注浆圈厚度要至少达到10m以上。最后通过变形监测数据验证了所得注浆圈厚度的计算是合理的,为西南片区类似复杂岩溶隧道工程提供了借鉴。     

在我国东部沿海修建地下水封石洞油库若干问题的探讨

随着我国大陆架油、气田不断被发掘、开采,石油储运问题已指日可待。我国海岸线的基岩岸约占全长的2/3以上,其中,块状结晶岩体又占基岩岸的一半以上,这就给水封油库的布置提供了良好的基础。在油库的选择和兴建中,应加强对建库岩体和主要结构面、地应力及其分布的充分研究,以期能对洞库稳定问题、地下水位及水量的合理确定问题有所裨盖、     

用抗剪强度参数估算抗拉强度的方法与问题讨论

因为多数岩石具有各种结构面,岩石力学试验强度参数多是离散的,所以岩石力学试验获得的参数具有估算的性质。根据单轴压缩实验Mohr圆破裂面的法向压力为零、即是与轴向压力方向一致的破裂面,导出压力劈裂圆的抗拉强度公式,用该公式计算了14个岩土试验的抗拉强度,并与这些岩土的Brazil劈裂试验和直接拉伸试验的抗拉强度进行比较,其相对误差一般都在20%以内,从岩土试验参数离散性角度看,压力劈裂圆公式具有实用价值。讨论了拉应力圆在Mohr-Coulomb准则下的负轴方向实际上不存在0轴压下的单向拉伸、即对柱状试件不会发生圆周拉张破坏模式,所以ISRM建议的t=f（3）作图回归法、以及多种根据Mohr拉应力圆几何关系导出的其他公式计算法存在计算抗拉强度偏大问题。分析指出了与单轴压缩实验3种破坏模式相应的应力圆及其应力范围。     

Lithospheric flexure, uplift and expected horizontal strain rate in the Pannonian Carpathian region

The Apuseni Mountains are located between the Pannonian Basin and the Transylvanian Basin along a direction of SE convergence with the Carpathian belt. A flexural model based on the cylindrical bending of a semi-infinite, isostatically supported, thin elastic plate is here examined with the Apuseni playing the role of flexural bulge, and under the assumption that the plate is deforming under the action of a vertical shear force and a bending moment applied at the end of the plate, beneath the Carpathians. The model yields estimates of the plate thickness ranging between 13 and 14.5 km, depending on the assumed density contrast between crust/sediments and mantle providing buoyancy. The vertical shear force which is necessary to bend the plate is in the range between 60 and 300 × 10¹¹ N m^− 1, depending on the assumed density contrast. This force is shown to be modelled by a gravitational ‘slab pull’ force, using model parameters derived from seismic tomography. If the height of the flexural bulge, after correction for erosion, is allowed to increase, the model yields an estimate of the horizontal strain rate at the top of the bulge. For example, 5 mm/yr vertical change of the flexural bulge of a 14 km thick plate results in a horizontal deformation rate of approximately 7 nanostrain/yr at the top of the bulge, a value which is at the threshold of sensitivity of continuous GPS measurements. Different vertical rates will change the horizontal strain rate almost proportionally.     

NUMERICAL ANALYSIS OF THE MECHANICS OF SOIL REINFORCEMENT

1 INTRODUCTION China is rich in mountains. The mountainous area occupies 69% of the total land of the country. Thus, landslides frequently occur in the mountain areas of China. Landslides originating in subsurface soils are typical, and constitute approxi…