基于钻孔应变地震波记录确定地震面波应变震级

近年发展的高采样率的钻孔应变仪可以记录到地震波造成的水平应变,是动态库仑应力研究的重要手段.利用钻孔应变仪记录的应变地震波确定地震震级,是一个重要的科学课题.本文收集了我国10个应变台站四分量钻孔应变仪2020年1—3月记录的10 Hz采样应变地震波资料,共选出震级M≥4.0的浅源地震68个,用最小二乘法求得应变震级公式为M_ε=lgE_max+1.65lg(Δ)+1.43.对于6.5级以下的地震,计算得到的应变震级■_ε与中国地震台网中心公布的震级M_CENC基本一致:■,但本研究中的两个7级地震,应变震级出现了震级饱和现象.本文的基本结论是:应变定震级是可行的,但对于两个7级地震的饱和现象需要进一步深入研究,因为它们不但涉及震级确定,而且涉及远震动态库仑应力触发地震的研究.今后要对更多的大震钻孔应变波形记录进行分析.     

琼东南盆地张裂期沉降亏损与裂后期快速沉降成因

前人研究发现琼东南盆地裂后期存在大规模快速沉降事件,并提出了多种成因机制。为了考察该事件与整个沉降历史的关系,选取跨越琼东南盆地主要凹陷的5条地震剖面上的39个代表点位,利用回剥技术和应变速率反演方法,计算了这些点位的回剥构造沉降及理论构造沉降。计算结果不仅确认了前人的认识即琼东南盆地在裂后期存在快速的构造沉降现象,而且还发现,如果假定地壳减薄发生在张裂期(45~21 Ma),那么,依据地壳减薄计算的理论构造沉降在张裂期明显大于回剥构造沉降量。结合琼东南盆地裂后期断裂活动特点和深部结构探测结果,认为地壳减薄发生在古近纪张裂期,表明琼东南盆地张裂期存在明显的沉降亏损现象,在张裂期结束时(21 Ma)各代表点处的回剥构造沉降量,比由地壳减薄计算得到的理论构造沉降量小约900~2 000 m。进一步分析认为,裂陷期的沉降亏损与裂后期的快速沉降很可能存在内在成因联系,后期快速沉降是早期沉降亏损的补偿,其成因可能和该区深部热异常的演变有关。深部热异常可导致张裂期的沉降不足,随着热异常热源的消退,导致晚期快速沉降现象的发生。     

基于平面应变模型分析碎石桩路基沉降

采用碎石桩处理软土地基的方法已在路基工程中得到广泛的应用。本文提出了基于非等应变假设的等效平面应变模型转换方法, 首先, 通过ABAQUS有限元软件建立桩土单元体的平面应变模型, 分别对等应变假设和非等应变假设两种情况进行模拟, 然后, 将模拟结果与前人合理的轴对称结果进行对比, 结果显示基于非等应变假设的模型模拟结果与轴对称结果更为吻合, 最后, 本研究依托某高原湿地高速公路工程, 运用两种等效平面应变转换模型建立碎石桩复合路基横断面二维模型, 将模拟结果分别与现场实测沉降值进行对比, 进一步证明了基于非等应变假设的转换模型更为合理。     

工程降水对钻孔应变的干扰特征及干扰机制研究

抽水干扰在钻孔应变观测中常见且影响显著, 为了能真实捕捉到地震前兆信息, 须对其干扰机制进行研究.随着城市化进程, 基坑工程及其伴随的工程降水逐步增多, 工程降水对钻孔应变的干扰比普通单井抽水干扰更为严重.工程降水对钻孔应变观测有何干扰特征、干扰机制如何、干扰数据能否修复等问题对地震异常的探测具有重要意义.本文基于莱阳体应变受到附近御龙湾项目工程降水干扰的观测案例, 研究了工程降水的干扰特征, 修复了干扰畸变, 通过数值模拟确定了干扰机制.结果表明: (1)工程降水在干扰体应变趋势变化的基础上叠加了方向明确、量级稳定的固体潮畸变, 可以通过一阶差分逆运算进行修复.修复固体潮畸变并扣除背景速率后, 工程降水干扰量级达-15.65×10-9/d; (2)通过建立基于集中载荷模型的网格算法, 模拟出工程降水在体应变异常初期和后期分别产生6.61×109 N和1.73×1010 N的集中力载荷, 干扰量级明显大于常见的单井抽水干扰, 压性干扰集中于体应变仪与抽水井连线的垂直方向; (3)通过固体潮畸变特征及力学机制分析确定了工程降水造成固体潮畸变的干扰机制为"抽水引起压性趋势下降—抽水暂停引起张性台阶上升—抽水引起压性趋势下降"周期行为, 固体潮畸变时间间隔(频次)和钻孔水位之间呈显著同步特征, 线性系数为0.737.     

利用GPU的R树细粒度并行STR方法批量构建

目的 大数据时代,需要对海量空间数据更快速地建立高效索引,使用递归排序网格(STR)方法构建的R树具有优秀的查询性能,但构建效率不高。本文利用基于计算机图形处理器(GPU)的通用计算具有细粒度可并行性的特点,提出了一种基于STR算法的R树GPU并行构建算法,使用线性数据结构存储R树,并且用整体排序代替分段排序,细化算法的并行粒度。实验结果表明,同CPU算法相比,本文算法的加速比最高可达27倍,并且呈现出随着数据量增大而变大的趋势。本文算法充分利用GPU的并行处理能力,高效构建了性能优越的R树空间索引。     

Kriging方法在GPS速度场网格化和应变率场计算中的适用性

目的 从Kriging方法的基本原理出发,推导了 Kriging球面应变计算公式,通过在模拟和实际 GPS数据中的试算,讨论了该方法在区域 GPS速度场网格化和应变率计算中的适用性。结果表明 Kriging方法对 GPS速度场滤波和网格插值是可行的,交叉检验及残差分析结果亦表明了 Kriging方法的有效性。对比 Kriging方法与最小二乘配置方法对中国大陆1999～2004期 GPS速度场处理结果,发现两种方法的滤波和网格化效果相当;而应变率场结果总体分布相近,但 Kriging结果自身一致性不佳,最大剪应变率的高值区是一致的,但量级上差别显著;Kriging应变率计算方法在抗差性和边缘效应处理方面不如最小二乘配置方法。     

土遗址加固中GFRP锚杆锚固性能现场试验研究

为揭示GFRP锚杆在土遗址加固中的性能,进而克服现有竹、木、复合锚杆锚固的局限性,拓展该新型材料在古遗址加固中的应用,选择直径22mm和25mm的GFRP锚杆开展了现场锚固测试试验。通过单级和循环两种加载模式,获取了两种杆体的破坏模式与极限锚固力; 在杆体砂浆界面布设应变片,获取了受荷过程中界面监测点剪应变的变化特征与分布规律。结果表明：两种锚固系统均失效于砂浆土体界面,22mm GFRP杆体极限锚固力50kN,而25mm GFRP杆体超过120kN; 从加载端到末端监测界面剪应变呈衰减分布,在较大荷载下由于加载方向与杆体轴向微弱偏离导致局部出现受压现象,试验过程中监测界面未出现脱黏现象。研究表明GFRP锚杆可以部分替代复合锚杆,在土遗址载体加固中具有良好的应用前景。     

利用体应变观测资料检测地球自由振荡

选用通河地震台体应变观测数据,采用功率谱密度估计方法,获得2015年5月30日日本小笠原群岛地区8.0级大地震和2017年9月8日墨西哥沿岸近海8.2级大地震激发的0S4—0S35基频球型自由振荡频率,并与地球初步参考模型(PREM)的理论自由振荡频率进行对比,结果发现:前者共被检测到11个基频信号,有7个信号与理论值...     

青藏高原及周边区域岩石圈重力势能及其产生的偏应力场

岩石圈质量横向分布不均匀深刻影响青藏高原及周边区域构造应力场分布样式和构造形变特征.本文采用Crust 1.0地壳模型数据, 并在此基础上分别采用艾里均衡和普拉特均衡两种均衡模式对地幔数据进行约束, 计算了青藏高原及邻区重力势能.采用有限元方法求解了青藏高原及周缘重力势能差产生的偏应力场, 结果显示高重力势能产生应力样式以张裂为主, 反之低重力势能产生应力样式则以压缩为主, 偏应力数值大小主要集中在10~30 MPa.将重力势能差产生的偏应力和现今GNSS应变进行比较发现, 在重力势能横向变化幅度大的区域, 如青藏高原内部柴达木盆地和川滇块体中南部, 高原周边的塔里木块体西北部、阿拉善块体南部、鄂尔多斯块体西部、华南块体西北部和印度板块北部, 偏应力和GNSS应变的压缩张裂分布样式和主轴方向符合较好, 两者相关性强.这些结果表明板块运动驱动力在远离欧亚板块边界的青藏高原北部和东部边缘以重力势能的形式影响其构造形变, 而在喜马拉雅地区, 重力势能差与印度板块俯冲两种机制作用方向相反.

     

基于球面最小二乘配置的福建省地壳水平形变研究

利用GPS实测数据解算区域地壳应变率分布是现今地壳水平形变研究的一个重要手段。本文研究采用基于球坐标的最小二乘配置应变率计算公式,结合GPS实测速度场解算福建省东南沿海及其邻近区域应变率场。结果显示,福建东南沿海地壳形变主要受到来自印度板块与菲律宾板块对欧亚大陆的共同作用。区内主压应变率趋势强于主张应变率趋势。以九龙江断裂为界,以北地区地壳形变特征较为一致,断裂以南地区,自北东向西南,区域地壳形变逐渐变化,呈现离散化、多样化的特征。