维西—乔后断裂带上连续地震的应力降和两种不同的孕震机制

2021年5月21日云南省维西—乔后断裂带上发生M_S6.4漾濞地震,造成了大量的人员伤亡和财产损失.该断裂带上还曾先后发生过2013年M_W5.3和2017年M_W4.91两次洱源地震.本文反演了维西—乔后断裂中南段2013年、2017年与2021年三次地震震群的震源机制解,使用谱比法计算了主震和较大的前震、余震共17个事件的拐角频率与应力降.结果表明：2013年M_W5.3主震与M_W4.96余震均为正断层事件,随后的地震序列皆为右旋走滑事件,2017年M_W4.91主震与M_W4.89前震均为右旋走滑事件.发生在东南侧15 km左右的2021年漾濞M_W6.2主震也为右旋走滑事件,但前震和余震震群中包括约70%的走滑事件和30%的正断层事件,推测发震断层为维西—乔后断裂带的次级断裂;2013年M_W5.3主震的拐角频率为0.68±0.03 Hz,应力降为11.98-1.52/+1.66 MPa,2017年M_W4.91主震的拐角频率为1.59±0.05 Hz,应力降为39.84-3.64/+3.88 MPa,2021年M_W6.2主震的拐角频率为0.415±0.01 Hz,应力降为65.35-4.61/+4.84 MPa;17个地震应力降反映出走滑事件的自相似性,而正断层事件同震断层面上可能的流体扩散引起了自相似性破缺.两种地震事件在拐角频率与应力降方面存在明显差异,可能源于断层受构造形变、结构和岩性的差异的影响,在横向与纵向上的摩擦系数、破裂尺度、裂隙流体等特性存在较大差异,因而可能存在两种不同的孕震机制.从潜在的地震风险来说,走滑的孕震过程可能触发更大的破裂,具有更大的潜在破坏性.

     

矿集区大地电磁噪声处理方法及其应用

通过研究平移、线性插值拟合及基于经验模态分解( EMD)等去噪方法的原理,编写相应的人机联作与EMD分解去噪程序来处理实测大地电磁测深数据。发现:传统远参考方法在去除强能量干扰时能力有限,单纯的应用人机联作去噪也存在一定的不足,而在人机联作去噪的基础上再进行EMD分解去噪可以有效地压制噪声,从而提高矿集区大地电磁数据的信噪比。对比去噪处理前后的实测剖面反演结果,经过去噪处理的反演结果局部虚假异常得到有效的去除,为地质解释提供了更为准确的地球物理依据。     

煤岩动静力学参数关系试验研究

煤岩的动、静力学参数关系的试验研究,对研究煤岩的位移和变形特征及工程支护设计具有重要意义。将取自新河煤矿3煤的煤样加工成Φ50 mm×100 mm的圆柱体标准试件;采用500 kHz频率的纵横波换能器分别进行纵横波速度测试;在MTS815.03电液伺服试验机上进行单轴压缩试验,得到静态弹性模量和泊松比。试验结果表明:煤岩动弹性模量与横波速度相关性强于与纵波速度的相关性,煤岩介质的纵波对孔隙和裂隙发育程度的敏感程度要比横波高;煤岩试件Ed/Es比值主要集中在1.4~1.7,室内煤岩试件动、静弹性模量和动静泊松比之间存在较好的线性相关关系。     

雅砻江下游表层土壤碳储量及其驱动因素

采集青藏高原东南缘雅砻江下游代表性植物群落表层土壤(0 ~ 10cm)样品, 测量土壤不同形态碳含量和稳定碳同位素组成(δ13Corg), 运用δ13Corg和化学计量指标探讨干热河谷土壤碳储量及其驱动因素。结果表明: 1)雅砻江下游表层土壤碳储量为121×109 kg C, 其中颗粒有机碳储量占79.48 %, 颗粒无机碳储量占20.05 %, 溶解有机碳和溶解无机碳储量甚微。2)比较发现, 研究区土壤碳含量和碳汇潜力较大。土壤有机碳(SOC)含量较高(21.23g/kg), 尤其杂木林地SOC含量高达49.71g/kg。揭示研究区物种多样性对SOC含量的贡献。研究区分布多种植物群落且具有较强的光合碳同化(植被叶片碳氮比(C/N)高达31.21)固碳能力, 为研究区较大的SOC储量提供了充足的植物源碳保障。研究区较大的土壤无机碳含量和成壤无机碳输出通量(2.065×108 kg C/a), 揭示研究区存在相当大的成壤无机碳碳汇过程和贮存潜力。在流域尺度上计算土壤成壤无机碳碳汇时, 径流输出的成壤无机碳不可忽视。3)研究区土壤C/N变化率和δ13Corg变化率空间变化均不显著(p>0.05), 揭示研究区不同群落土壤微生物代谢活动无显著差异。研究区SOC含量变化受非生物因素(气温、降水和坡度)驱动的生物因素(群落生产力和微生物代谢活动)调控。本研究可为土壤碳汇/源调控机制研究和实现我国"碳中和"目标提供基础数据。     

基于动力触探的砾性土液化判别方法通用性研究

能量传递率是衡量贯入类试验锤击效率的一个重要指标。国外对这一指标需要进行现场实测,进而修正贯入试验的锤击数,建立评价场地承载力、液化势等特性的标准化锤击数。国内规范中,则较少考虑贯入试验的锤击能量传递率的问题,且缺少现场试验测试数据,导致基于贯入类试验锤击数的地基评价方法难以与国外标准进行横向对比。为解决这一问题,选取川滇地区西昌地震实验场的3个勘察试验点。采用能量测试仪实测标准贯入试验能量传递率,研究我国常规SPT试验装置锤击效率,并评价其稳定性。试验实测结果显示,现场标准贯入试验的锤击能量传递率均值基本超过75%。能量传递率随着贯入深度的增加稍有增加,地表下20 m范围内增长幅值为10%左右。试验结果可为评价我国常规SPT试验设备的锤击效率提供依据。     

不同前期固结压力下粉砂类滑带土抗剪强度环剪试验研究

滑带土残余强度的确定对于复活型滑坡稳定性及滑坡运动分析极其重要。黏性土滑带土环剪试验研究成果较多,但对于粉砂类滑带土这种特性不规则的土体则研究较少,粉砂类土常表现出复杂的剪切特性。本文利用环形剪切仪对粉砂类滑带土在不同前期固结压力下的抗剪强度特性进行试验研究,研究不同超固结比对粉砂类滑带土抗剪强度特性的影响,尤其是前期固结压力对滑带土残余强度的影响。试验结果表明：通过对滑带土分别施加600、500、400kPa的前期固结压力,并与正常固结的样品对比研究,发现在相同正应力（50、100、200kPa）下剪切,前期固结压力对粉砂类滑带土峰值强度影响明显,峰值强度随着超固结比呈现线性增加;不同应力历史对粉砂类滑带土的残余强度影响并不显著,其残余强度与超固结比无关。     

典型喀斯特流域降水与径流特征分析及径流年际变化的影响因素贡献分解

地下水文过程是地球关键带科学研究的重要问题,在具有地表地下二元水文结构的喀斯特地区,其水文过程与其他类型区差异显著,研究黔中典型喀斯特小流域后寨河流域降水与径流特征及径流年际变化的影响因素,有助于在区域视角上了解气候变化与人类活动影响下的喀斯特流域水文特征。本文基于贵州省普定县后寨河流域出口观测站1987~2006年实测降水、地表径流、地下径流序列水文数据,分析比较了后寨河流域降水、径流的年内与年际变化特征,并采用集中度与不均匀系数两个指标分析比较了流域降水与径流的年内分配特征。采用累积距平法、年际累积量法分析了流域降水量与径流量的年际变化趋势,确定出1990年与2002年两个拐点年份,其中1990年为突变年。运用累积量斜率变化率比较法定量计算出气候变化与人类活动对径流年际变化的贡献率：以人类活动影响较小的初始阶段T₁（1987~1990年）为基准期,在不考虑潜在蒸散量的影响时,计算得到人类活动影响加剧的措施期T₂（1991~2002年）时段降水量减少对于地表、地下径流量减少的贡献率分别为39.32%、46.52%,人类活动对于地表、地下径流量减少的贡献率分别为60.68%、53.48%;如果考虑潜在蒸散量的影响,潜在蒸散量减少对于地表、地下径流量减少的贡献率分别为-14.89%、-17.61%,而人类活动对于地表、地下径流量减少的贡献率分别增至为75.57%、71.09%。可见,人类活动是后寨河流域径流量年际变化的主要驱动因素。

     

基于动态图像变形的PP与PS波层位直接匹配

多分量地震资料的矢量偏移、多波地震资料的联合解释与反演均需要估算纵横波的速度比,实现纵波与转换横波在时间或深度域的匹配.基于DTW,本文实现了一种适用于PP与PS波直接匹配的动态图像变形算法.该算法分为三个部分：首先,使用二阶对称动态规划算法逐样点递归计算PP与PS波走时或深度的误差累积和;其次,在以误差累积和为目标函数的回溯阶段设定变形窗,并在纵横波速比约束的变形窗内递归回溯搜索匹配路径;最后,根据最大相关系数判定准则在匹配路径中确定最佳匹配路径,获得使PP与PS波匹配的拉伸或压缩时移量.利用所获得的拉伸压缩时移量计算纵横波速度比就可以实现PP与PS波之间的匹配.模型与实际陆上多分量地震资料测试结果表明：该方法具有较高的匹配精度,且对于信噪比、相似度较低的多分量地震资料,该方法也能产生较好的匹配效果.

     

重构小波阈值函数在信号去噪中的应用与研究

实际工程应用中,通过物理手段采集到的信号都带有噪声信息,这样就会淹没很多有用信号,传统的“带通、低通、高通”滤波技术往往显得无能为力,因此提取有用的特征信息就需要对原始信号进行去噪。常用的小波阈值去噪（硬、软阈值函数）方法,含有诸多缺点,本文在其基础上重新构造了一个新的阈值函数。在MTALAB（2014a）环境下,用传统的硬、软阈值函数及重构阈值函数对混入高斯白噪声信号进行去噪仿真分析,结果表明,重构的阈值函数处理的信号效果更好,更清晰。     

天然土层初始状态与土体压缩性的相关性刍议

通过分析自钻式旁压仪等原位测试手段获取静止侧压力系数偏高现象,揭示了传统理论估算天然土层垂向应力偏小的事实。经历勘探开采的卸荷膨胀,室内实验取得的原状样本重力密度不再等同于地层埋藏条件的初始状态。初始状态不会背离土体压缩性本质,因此以均匀性假设条件认知上覆压力作用下天然土层土体的物理性质并不恰当。本文采取固结压力附加100kPa等技术措施变革压缩实验分析模式,探索构建与压缩和回弹性质及应力历史条件相关的天然土层初始状态数学模型。结合应用实例,提出室内实验观察的回弹指数不足以体现样本的膨胀状况,最小干密度和液限状态的物理意义或是土体原始压缩的最大孔隙特征,以及压缩指数不能圆满诠释土体压缩性原理等见解。