郯庐断裂带鲁苏皖段构造应力场及分段特征研究

利用Snoke方法求解和收集得到的77次中小地震的震源机制解资料, 采用Gephart应力张量反演方法, 获得了郯庐断裂带鲁苏皖段构造应力场, 最大主压应力方位角为80°, 最小主压应力方位角为172°, 最大、 中等和最小主压应力倾角分别为15°、 65°和19°, 反映了研究区处于近EW向水平作用和近NS向的水平拉张作用环境下。 根据地震活动、 地质构造及震源机制解差异, 我们将郯庐断裂带鲁苏皖段分5个区段开展研究, 结果显示: 5个分区应力场存在局部差异, 最大主压应力方位角处于63°～88°之间, 从北往南总体方向成顺时针偏转的趋势。 跨郯庐断裂带两侧的应力场研究结果显示, 从西到东最大主压应力方向有一个逆时针偏转的趋势, 西侧最大主压应力方向更接近EW向, 东侧更接近NE向, 郯庐断裂带内处于两侧的过渡地段。     

山西地区震源机制一致性参数时空特征分析

利用山西数字地震台网记录到的中小地震波形资料,采用层状介质中点源位错模型的广义透射系数的快速算法和理论地震图拟合直达波最大振幅比来求取小震震源机制解的方法,计算了2001年—2012年山西地区281个中小地震震源机制解,根据优势分布得到山西地区现今平均构造应力场分布,计算震源机制解应力主轴与相应的区域构造应力场主轴之间的震源机制一致性参数,分析一致性参数时空分布与中等地震活动的关系。结果显示,2001年以来山西5次ML≥5.0地震前均有震源机制趋于一致性现象,震中分布在一致性参数低值附近或高低值过渡区域。     

海南东北部地区地壳地震各向异性特征初步研究

基于海南省地震台网2000~2013年的区域地震波形数据,用剪切波分裂系统分析方法(SAM)获得了海南琼东北部地区"九五"数字台网中2个台站的剪切波分裂参数。结果表明,快剪切波偏振优势方向代表了原地最大主压应力方向。七星岭台NE方向的快剪切波偏振优势方向与区域水平主压应力场方向不一致,与NE走向的断裂一致,体现了局部构造和局部应力场的复杂性;青山岭NNE向的快剪切波偏振优势方向揭示了NNE走向断裂的构造意义。同时,本研究证实,位于活动断裂上或几条活动断裂交汇部位的台站的快剪切波偏振优势方向与对所选用的小地震起控制作用的活动断裂走向一致,而快剪切波偏振优势方向较为离散则反映了该区域复杂的断裂构造和应力分布特征。     

基于隧洞超前地质探测和地应力场反演的岩爆预测研究

岩爆是高地应力地区影响地下工程施工的主要地质灾害,岩爆预测已成为地下工程的世界性难题之一。地层的岩性条件和地应力的大小是影响岩爆发生的两个最根本因素,对这两个因素的准确判别将直接关系到岩爆预测的成功与否。根据工程的区域地质资料,利用FLAC3D程序建立了该区域的数值计算模型,并结合工程现场实测点的主应力数据,采用径向基函数神经网络,反演了计算区域的初始地应力场。基于现场岩石力学试验和TSP203探测技术,获取了岩爆高风险区域的地层岩性条件。最后结合地应力反演数据和TSP探测结果,对掌子面前面长距离范围内的岩爆强度进行精细预测。工程实际应用表明,该方法可操作性强,岩爆预测结果与实际开挖情况较吻合。     

PTC管桩复合地基应力扩散效应研究

预应力混凝土薄壁（PTC）管桩复合地基作为常见的基础型式在软土地区具有良好的实用价值和应用前景。在实际工程中,复合地基下卧层附加应力的确定一直是重点和难点,因此对PTC管桩复合地基应力扩散效应的研究具有十分重要的意义。针对天津软土地区进行了3组不同垫层厚度的复合地基现场静载试验,基于现场试验建立并验证了数值模拟方法,对比研究了该型式复合地基的承载特性;通过已建立的数值模拟方法研究了不同工况下PTC管桩复合地基的应力扩散现象,结合复合地基应力扩散理论确定了扩散角的取值范围,分析了土质、加固深度和外荷载对扩散角的影响规律。计算结果可为工程设计提供依据。     

超长灌注桩桩-土界面剪切试验研究

为研究超长灌注桩桩侧与土体接触界面的剪切力学行为,采用大型界面剪切仪,开展混凝土与粉质黏土、粉细砂土接触界面剪切试验。针对钻孔灌注桩泥浆护壁施工特点及后注浆工艺的应用,在混凝土与粉细砂土界面设置膨润土泥皮或膨润土泥皮与水泥浆,以研究泥皮及存在泥皮时注浆对界面剪切性状的影响。试验结果表明：界面剪切应力随剪切位移增加逐步达到极限值,之后,剪切应力保持基本不变或出现软化现象;土体类型及法向应力大小对界面剪切力学行为具有较大的影响;粉细砂土-混凝土界面摩擦角与土体有效内摩擦角相近,存在泥皮时,界面摩擦角降低达40%,泥皮的润滑作用较大地削弱了界面的剪切性能;存在泥皮情况下,注浆后界面摩擦角较泥皮界面提高近1倍,水泥浆的注入不仅消除了泥皮产生的不利影响,也有利于进一步改善界面剪切性能,提高其抗剪强度;泥皮及注浆对界面剪切应力与剪切位移关系亦有较大的影响;界面剪切作用对土体具有一定的影响范围,并在接触界面附近土体中逐渐形成剪切破坏带,剪切过程中界面呈现出由剪切位移阶段逐步过渡至剪切滑移阶段;此外,在剪切过程中,不同界面类型的土体变形存在较大差异。     

断层横向构造在逆冲型地震破裂中的作用——以汶川地震小鱼洞断层为例

大地震破裂大多由横向构造(如阶区、弯曲和分叉)所分割的多个段落组成.2008年5·12汶川地震破裂沿北东走向上穿过了多个横向构造部位,特别在震中北东45 km的位置,小鱼洞断层、北川断层和彭灌断层三者之间呈现复杂的断裂切割相交关系.复杂断层几何结构对破裂的扩展是有抑制还是促进的作用？在相交的断裂段之间是否存在最优的破裂顺序？本文以库仑应力分析为手段,探讨在汶川同震破裂初始30 s内,破裂在多分支断裂中选择扩展路径时的可能应力相互作用.库仑应力分析显示:如果北川断层先发生破裂,其滑动对小鱼洞断层和彭灌断层均产生强烈负应力的抑制作用,而彭灌断层的滑动却反而对小鱼洞断层和北川断层浅部有强烈正应力的促进作用.因此,从准静态应力分析角度,彭灌断层先于北川断层发生破裂的可能性较大,这一破裂顺序与小鱼洞断层参与同震破裂过程的事实相符.此外,小鱼洞断层在链接北川和彭灌断层的同震位移中可能起到桥梁作用,但非静态应力的影响.横向构造在逆冲型地震破裂扩展过程中起到的牵引作用使得逆冲型地震破裂能够比走滑型地震跨越更宽的阶区.横向构造是逆冲断裂带内广泛发育的构成单元,因此在地震危险性分析的最大潜在震级测算中应该考虑其作用.     

MS8.0汶川地震对MS7.0芦山地震成核失稳的影响

依据速率-状态依赖性摩擦本构关系,并结合中下地壳和上地幔的黏弹性松弛效应,以震后库仑破裂应力变化和同震动态库仑破裂应力变化的计算为基础,模拟了两种应力变化对芦山地震断层的失稳发震时间的影响,研究了2008年M_S8.0汶川地震与2013年M_S7.0芦山地震之间的触发关系.计算得到,汶川地震在芦山地震震源断层面上产生的动态应力变化的峰值为0.127 MPa;此外,经过近5年中下地壳和上地幔的黏弹性松弛效应,芦山地震震源断层面上受到的震后应力变化值为0.025 MPa.结果表明,芦山地震的震源断层在应力积累逐渐接近临界状态的某一特定时期内,受到了汶川地震产生的动态应力变化、静态应力变化以及黏弹性松弛效应造成应力变化的共同触发作用,且动态应力的延迟触发作用可能更为显著.最后对芦山地震之后研究区域的应力变化场进行了初步探讨.     

鲁甸6.5级地震发震断层判定及其构造属性讨论

鲁甸6.5级地震是川滇菱形块体南南东向运动在青藏高原东缘与华南地块相互作用边界变形带上发生的一次中等强度地震.尽管野外应急科学考察没有发现明显的地震地表破裂带,但云南昭通防震减灾局局域地震台网记录到的余震条带状分布、震后科学考察获得的地震烈度长轴方位和极震区地震裂缝等显示出发震断层为NW向包谷垴-小河断裂,左旋走滑性质,属大凉山断裂南端部组成部分;库仑应力计算表明,鲁甸地震可对周边活动断层系历史地震空段产生应力加载作用,其地震危险性不容忽视.     

Computational study of self‐centering buckling‐restrained braced frame seismic performance

Recent research developed and experimentally validated a self‐centering buckling‐restrained brace (SC‐BRB) that employs a restoring mechanism created using concentric tubes held flush with pretensioned shape memory alloy rods, in conjunction with a buckling‐restrained brace (BRB) that dissipates seismic energy. The present computational study investigated how the SC‐BRB can be implemented in real buildings to improve seismic performance. First, a computational brace model was developed and calibrated against experimental data, including the definition of a new cyclic material model for superelastic NiTi shape memory alloy. A parametric study were then conducted to explore the design space for SC‐BRBs. Finally, a set of prototype buildings was designed and computationally subjected to a suite of ground motions. The effect of the lateral resistance of gravity framing on self‐centering was also examined. From the component study, the SC‐BRB was found to dissipate sufficient energy even with large self‐centering ratios (as large as 4) based on criteria found in the literature for limiting peak drifts. From the prototype building study, a SC‐BRB self‐centering ratio of 0.5 was capable of reliably limiting residual drifts to negligible values, which is consistent with a dynamic form of self‐centering discussed in the literature. Because large self‐centering ratios can create significant overstrength, the most efficient SC‐BRB frame designs had a self‐centering ratio in the range of 0.5–1.5. Ambient building resistance (e.g., gravity framing) was found to reduce peak drifts, but had a negligible effect on residual drifts. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.