联合GPS和GRACE观测研究日本MW9.0地震震后变形机制

利用GPS和GRACE观测数据研究了日本M_W9.0地震的震后变形特征.GPS观测显示,区域震后位移呈现随指数函数变化特征,变化速率符合大森公式的衰减特性;近五年的震后水平位移累积已达到东向60~165 cm,南向20~65 cm的量值,距震中较远站点已超过同震变化量,且震后变形仍然持续.GRACE观测到显著的震后重力变化,地震破裂两侧的重力变化总体均呈上升趋势,但海洋侧的变化速率较快.联合震后余滑和黏弹性位错理论对震后变形进行了模拟,探索了GPS和GRACE观测的综合应用方法.研究发现,综合考虑震后余滑和黏滞性松弛效应可以对日本地震的震后变形做出较合理的解释,震后初期余滑起主要作用,1至2年以后逐渐减弱,黏滞性松弛作用逐渐增强.在震后变形模拟和区域黏滞性结构反演中形成GPS和GRACE观测结合应用的方法,先基于震后GPS形变估算区域黏滞性结构,而后利用GRACE观测修正深部的黏滞系数,并综合利用这两种观测微调浅层黏滞系数,最终确定区域黏滞性结构.基于该方法反演了日本震源区的地幔黏滞性结构,地震断层破裂两侧的流变参数存在差异,大陆侧的地幔顶层黏滞系数在1.0×10¹⁹ Pa·s量级,而海洋侧的则略小于大陆的,在6.0×10¹⁸ Pa·s量级.

     

变形分析的神经网络技术应用实例

大型工程施工过程中的变形监测、分析与预报极为重要。变形分析建模的方法很多,神经网络技术的应用是其中之一。文中结合某深基坑工程的监测资料和工作经验,运用神经网络BP算法进行预测分析。简述BP神经网络的基本概念,介绍基坑变形分析的BP神经网络的具体模型结构,将神经网络方法预报结果与实测数据对比效果较好。该成果对生产实践具有参考价值。     

开挖前降水引发基坑变形机制模型试验研究

现有基坑相关研究主要关注土方开挖过程引起的变形,认为围护结构变形起点是土方第1次开挖。然而,一些工程实测表明,基坑开挖前降水阶段即可引起围护结构及周边地层发生厘米级的变形。显然,未考虑开挖前变形的基坑监测数据将低估基坑施工的环境效应。为了研究基坑开挖前降水引发基坑变形的机制,开展了室内模型试验,对基坑开挖前降水过程进行了缩尺精细化模拟。通过微型降水井的设置与调控,模型试验真实再现了实际基坑降水过程中井流效应对围护结构受力变形的影响。试验过程中发现,随着降水的进行,坑外降水漏斗不断扩展,围护结构悬臂式侧移及坑外拱肩式地面沉降也随之产生。另外,降水导致墙前水压力明显减小,并诱发墙前侧向总压力重分布（以减小为主）,围护结构为此发生指向坑内的悬臂式运动以寻求新的受力平衡,并通过墙后土体损失诱发坑外地层变形。     

青藏高原东部壳幔速度结构和地幔变形场的研究

在青藏高原东部地球动力学问题中,笔者在文中主要考虑与地壳上地幔速度结构和地幔变形场有关的问题,它涉及当前流行的下地壳流动模型和壳-幔的耦合-解耦模型。在2000年完成的穿过川西高原和四川盆地的深地震测深剖面,揭示了川西高原的地壳结构具有地壳增厚(主要是下地壳增厚)、地壳平均速度低等特点,显示地壳的缩短与增厚的碰撞变形特征。根据川西高原上设置各爆炸点的记录截面图共同呈现PmP(莫霍界面反射波)弱能量的特点,推断在川西高原的下地壳介质具有强衰减(Qp=100～300)的性质,支持存在下地壳流动的模型。青藏高原东部和川滇西部地区的上地幔各向异性(SKS波快波偏振方向和快慢波延迟时间)的初步结果表明,这两个地区的壳-幔变形特征是不同的,尽管它们在地理位置上属于同一个板块碰撞带。在青藏高原内部的壳幔变形属于垂直连贯变形,它以缩短为主,而高原外部的地壳(或岩石圈)则相对于其下方地幔运动。在高原内部和外部之间存在一个重要的地幔变形过渡带。然而,高原内部的垂直连贯变形与高原内部存在大范围下地壳流动的模型不一致。笔者在该地区开展了近两年的宽频带流动地震观测,试图从地震记录中确定过渡带的位置和探讨它的流变性质。文中扼要回顾已经取得的结果,并介绍正在进行的研究。     

冻结粘性土的变形分析

通过三轴压缩试验条件下冻结粘性土变形分析,发现冻结粘性土的体应变明显不为零,随荷载的变化而变化。加荷初期试样体积收缩。但随着荷载的进一步增大而变为膨胀;轴向应变则随偏应力的增大而磁大,表现出明显的粘塑性特征。应力－应变曲线上的准弹性段、屈服处和粘塑性段刚好分别对应体变曲线上的体缩段、体缩量大处和膨胀段。根据冻结粘性土变形曲线。给出了考虑体变形的应力－应变关系。     

中天山东部南北两缘韧性剪切带变形特征

(1)中天山北缘韧性剪切带除右旋韧剪变形之外,还发育相对较弱的左旋韧剪变形,局部残留加里东晚期的逆冲推覆韧剪变形;右旋韧剪变形的变形温度环境为中-低温,左旋韧剪变形的变形温度环境为高温、中温、中低温及低温。(2)中天山南缘韧性剪切带以右旋韧剪变形为主,兼具左旋韧剪变形;右旋韧剪变形的变形温度环境为中温、中低温、低温,左旋韧剪变形的变形温度环境为高温、中温、中低温及低温。(3)东天山存在一系列右旋韧性剪切带,中天山南北两缘韧性剪切带的构造变形与辛格尔断裂、兴地断裂等右旋韧性剪切带的变形以及塔里木北缘东部晚震旦—早古生代地层的同劈理褶皱变形、南天山泥盆纪地层的变形可能具成因联系。     

论湿陷起始压力

本文以实测数据为依据,以工程应用为主题,从七个方面对湿陷起始压力进行了广泛的讨论,为工程中多方面应用湿陷起始压力提供了系统允分的依据。     

Discontinuous behaviour near excavations in a bedded salt formation

Summary Discontinuous behaviour is being observed and measured in the vicinity of excavations constructed in a bedded salt formation 650 m below ground surface for the Waste Isolation Pilot Plant (WIPP) Facility. The 2 m thick salt layer in the immediate roof acts as a beam, shearing along a thin overlying anhydrite/clay seam. Vertical separations between the immediate roof layer and the overlying strata are often observed at the anhydrite/clay seam above the centre of excavations of larger span (11 m). The floor of the excavations is comprised of a 1 m thick salt layer underlain by a 1 m thick predominately anhydrite layer (referred to as MB139). Fractures in MB139 develop beneath most excavations, with increased fracture frequency with drift span and age. In the excavations of larger span (11 m), MB139 eventually debonds along the underlying clay layer. The salt layer overlying MB139 develops both shear and tension failure. In a few locations below excavations of large span, continuous fracture systems are developing from rib to rib through MB139 and the overlying salt. In the ribs, there is limited fracturing within the first metre of most larger excavations. Vertical fractures develop in pillars at most intersections. The discontinuous behaviour is qualitatively consistent with analyses of the formation behaving as a layered medium (elastic beam analysis) and limited tensile and compressive failure of the rock salt. The significance of the discontinuous behaviour is that it can dominate the effective fluid transport properties of the formation near the excavation, and therefore requires consideration in the design of repository seals. Discontinuous behaviour must be monitored and is an important factor in the maintenance programme designed to assure a safe underground environment.     

东昆仑南缘韧性剪切带变形特征及其形成时代的限定

中生代巴彦喀拉-松潘甘孜地体向东昆仑地体斜向俯冲,在东昆仑南缘形成一条巨型的韧性剪切带。剪切带中发育的旋转碎斑、书斜构造、解理阶步、云母鱼、S-C组构、不对称褶皱、雁列脉等宏微观构造,显示剪切带兼具右行和左行的特征,且右行早于左行剪切,但总体以左行剪切为主。对西大滩糜棱岩化花岗岩和小南川未变形花岗岩进行了LA-ICP-MS锆石UPb测年,西大滩岩体侵位于199.3±2.2Ma,小南川岩体形成于196.4±1.3Ma。西大滩与小南川岩体中的锆石为典型的岩浆锆石,其年龄代表了岩体侵位的时代。鉴于2个岩体的变形程度完全不同,东昆仑南缘在199~196Ma之间发生了左行韧性剪切。     

基于激光点云的隧道断面连续提取与形变分析方法

地铁施工、运营阶段的监控量测,可有效保障隧道结构的稳定与周围环境的安全。现有的收敛计、全站仪等变形监测手段,虽然可以得到高精度的观测数据,但获取的监测点位过于稀疏,难以全面反映隧道整体的形变特征。本文将三维激光扫描技术用于地铁隧道形变监测,提出了基于激光点云的隧道断面连续提取与形变分析方法,并对提取的两期断面进行了形变分析,试验结果表明该方法能够更直观地表现隧道整体变形,研究成果可为隧道形变动态监测提供借鉴。