Learning of pore pressure response and dynamic soil behavior from downhole array measurements

Downhole arrays are deployed to measure motions at the ground surface and within the soil profile, with some arrays instrumented to also record the pore pressure response within soft soil profiles during excitation. The measurements from these arrays have typically been used in conjunction with parametric and nonparametric inverse analysis approaches to identify soil constitutive model parameters for use in site response analysis or to identify averaged soil behavior between locations of measurement. The self-learning simulations (SelfSim) inverse analysis framework, previously developed and applied under total stress conditions, is extended to effective stress considerations and is employed to reproduce the measured motions and pore pressures from downhole arrays while extracting the underlying soil behavior and pore pressure response of individual soil layers. SelfSim is applied to the 1987 recordings from the Imperial Valley Wildlife Liquefaction Array. The extracted soil behavior suggests a new functional form for modeling the degradation of the shear modulus with respect to excess pore pressures. The extracted pore pressure response is dependent on the number and amplitude of shear strain cycles and has a functional form similar to current strain-based pore pressure generation models.     

汶川地震山脚震害特征及机理分析1

汶川地震和以往地震现场震害调查表明,局部场地地形对震害的影响明显,其中,山脚房屋震害程度明显低于山顶和水平地表土层场地.针对这一震害特征,本文以汶川主震的地形效应观测强震动记录和人工爆破山体地形地震动观测记录为基础,通过数据分析,结合动力集中质量中心差分有限元法进行数值模拟分析,进一步揭示了山脚房屋震害轻微的特征不仅与其所在场地条件良好有关,更与山脚所处山体底部的几何位置直接相关.     

阵列式位移计测试技术在土-结构体系振动台模型试验中的应用

阵列式位移计（SAA）是一种基于微电子机械系统测试原理的测试加速度和位移的传感器,该方法具有精度高、可重复利用、自动实时采集等特点。介绍了SAA测试技术首次在成层土中桩基与复合桩基大型振动台模型试验中的应用,研究了桩基、复合地基及模型地基土体系的地震位移响应。试验结果表明：SAA可全面、直观地测试桩体及土体在地震动荷载下的加速度以及变形反应规律;测试数据发现小震作用下,地基土与桩身位移协调;随地震作用加大,地基土与桩身位移差异增大;地基土中软土夹层的存在对地基土的水平位移影响较大。     

地震预报研究的主攻方向: 动力数值预测

尽管地震预测是一个举世公认的国际性科学难题,怛在强化各种减轻地震灾害措施的同时,仍须把地震的监测和预报作为中国地震局最为重要的任务。为此,需要高举攻克地震预测难题的旗帜,打破长期以来地震预测研究徘徊不前的局面。我们必须充分认识近年来地球物理观测技术和计算机技术所取得的重大进步和发展态势,并在此基础上制定地震预测研究的发展战略。以GPS为代表的空间对地观测技术,巨型高分辨率宽频带流动地震台阵观测技术以及电磁阵列观测技术的发展趋势表明,从布网观测走向阵列观测已经成为21世纪地球物理观测研究发展的基本方向。上述高新技术和计算机数值模拟技术的发展为地震动力学研究提供了前所未有的技术基础。为此,需要积极借助数值天气预报的经验,打破经验性地震预测的局限,把研究的注意力尽快转向以动力学为基础的地震数值预报。以地震数值预报为目标的GPS阵列地壳形变连续观测,高分辨率地壳上地幔结构探测,地壳动力学,地震孕育和破裂过程的理论、模拟试验和实际观测,数据同化和计算软件的开发应成为今后研究发展的重点。现在的问题是,需要我们强化多学科,多部门的组织协调,尽早在有条件的地区开展地震动力学数值预报的科学试验和相关的理论研究。这必将极大地促进我国地震科学基础研究的发展和地震预报水平的提高。     

绥棱爆破地震监测与局部场地台阵观测

黑龙江省地震局在绥棱组织了2次人工爆破,目的在于检验黑龙江省地震台网的监测能力和定位精度,并开展相关的地震学和地震工程学研究。为此,在原黑龙江省地震台网的基础上,又架设了一个由六台数字地震仪组成的流动台网,并在爆破点附近建立了一个由多通道强震观测系统和4台强震仪组成的场地影响台阵。本文介绍了这次爆破及现场观测的有关情况,并对结果进行了初步分析。     

接收台阵、震源阵的传递函数与双聚束法的初步研究

根据汶川地震序列,选出距离合适、波形相关性较好的事件作为震源阵,联合永久台阵(那曲、和田台阵),进行震源阵与固定台阵组合研究,计算其台阵响应.结果表明,地震序列可以形成震源阵,按照地震台阵的特殊方法进行研究,可以提高信噪比,为揭示地下精细结构提供条件.     

探讨高频检波器与低截处理的替代关系

地震检波器是实现把机械振动转换为电信号的传感器,不同检波器具有不同的相位特性和频率特性。从检波器的振动理论方程着手,分析了地震资料反射品质与检波器特性的关系。结合地质任务和技术指标要求,在相同采集因素条件下,执行特定的试验内容,考核了不同检波器类型及其性能,对资料进行了有益的处理方法尝试,获得实用而有意义的结论。在目的层较浅的探区,试验数据表明采用自然频率较低的检波器和特殊的低截处理方法同样能够实现高分辨率的地震勘探效果。     

水平井和大斜度井中阵列侧向测井响应数值模拟

针对水平井和大斜度井中阵列侧向电极系的工作原理,利用多电场叠加方式进行电场合成,采用三维有限元方法模拟仿真各个分电场的场分布,进而利用电场线性叠加原理得到阵列侧向测井响应。在基于计算机仿真的基础上,得到阵列侧向五条测井曲线的径向探测深度,阵列侧向径向探测深度要小于深侧向探测深度。考察了三维地层模型下井斜和侵入深度变化对阵列侧向测井响应的影响,分析了水平井和大斜度井中阵列侧向测井响应特征。模拟结果表明,在井斜小于15°时,阵列侧向测井响应受井斜影响小,可以不进行井斜校正;井斜超过60°的大斜度井以及水平井中,阵列侧向测井响应视地层厚度逐渐增大,测井响应值与直井条件下响应值差别较大,必须进行井斜校正。     

新疆于田MS7.3地震主震精定位研究

新疆、青海、西藏数字地震台网和新疆和田台阵都十分清晰、完整地记录到2014年2月12日新疆于田MS7.3地震的波形,故采用区域地震台网和地震台阵联合定位的方法来精确测定该地震的震源位置。具体定位时采用了以下技术：①根据MS7.3地震震中的位置,360o等方位均匀选取台站,平均每隔约15o取1个台站参与初始定位;②将于田台的记录波形旋转至径向和切向上精确测定S波的到时,并以此控制震中距;③测定震中位置时采用的速度模型,是以震源为中心、半径约为1.0o范围内发生的历史地震资料为基础,重新拟合后获得的速度模型;④利用和田地震台阵记录的主震波形资料,经波形聚束方法处理后进行方位角测定,并以此方位角修正震中位置;⑤采用确定性方法测定震源深度。最终得到新疆于田MS7.3地震主震的震中位置为36.197oN、82.467oE,震源深度为12km,发震时刻为2014年2月12日17:19:48.2。     

川西地区台阵环境噪声瑞利波相速度层析成像

2006年中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室在川西地区(26°N~32°N,100°E~105°E)布设了由297台宽频带数字地震仪组成的流动观测台阵.利用该密集台阵29°N以北156个台站2007年1~12月份的地震环境噪声记录和互相关技术,我们得到了所有台站对的面波经验格林函数和瑞利波相速度频散曲线,并进一步反演得到了观测台阵下方2~35 s周期的瑞利波相速度分布图像．本文结果表明,观测台阵覆盖的川滇地块、松潘-甘孜地块和四川盆地的地壳速度结构存在显著差异,具体表现为：(1)短周期（2~8 s）相速度分布与地表构造特征相吻合,作为川滇地块、松潘-甘孜地块和四川盆地之间的边界断裂,龙门山断裂带和鲜水河断裂带对上述三个地块上地壳的速度结构具有明显的控制作用,四川盆地前陆低速特征表明相应区域存在较厚的（约10 km）沉积盖层;(2)中周期（12~18 s）相速度分布表明,川滇地块和松潘-甘孜地块中上地壳速度结构存在明显的不均匀横向变化,并形成了尺度不同且高、低速相间的分块结构,而四川盆地中地壳整体上已经表现出相对高速;(3)长周期（25~35 s）相速度分布表明,松潘-甘孜地块,特别是川滇地块中下地壳表现为广泛的明显低速异常,意味着它们的中下地壳相对软弱,而四川盆地的中下地壳呈现整体性的相对高速,意味着四川盆地具有相对坚硬的中下地壳,并且以汶川地震的震中为界,龙门山断裂带的地壳结构显示了北段为高速异常,南段为低速异常的分段特征．