Tectonic and seismic conditions for changes in spring discharge along the Garni right lateral strike slip fault (Armenian Upland)

Abstract

This study presents the relationship between local seismicity and springs discharge, in which the microseismicity modifies the state of stress of the aquifer matrix and these modifications of the local stress control the aquifer behaviour from an example of a basaltic reservoir crossed by a seismic fault.

Along the right-lateral Garni seismic wrench fault, the distribution in space and time of more than 500 micro-earthquakes has been studied providing a pattern of stress distribution. Together with this tectonic survey, the hydrographs of springs issuing from an aquifer located in basaltic lava flows and crossed by the fault have been gauged for 4 years. According to its tectonic, geologic and hydrodynamic properties, the reservoir has been divided in to several parts. The hydrological behaviour of the reservoir and of each of its parts has been modelled, based on the rainfall and hydrodynamic properties of the basaltic reservoir and of nearby reservoirs.

The model allows us to define the ‘normal behaviour’ of the springs, when their discharge is not affected by an earthquake. Anomalies to the normal hydrometric curves are defined, and correlated to small (M < 3.5) earthquakes along the Garni fault. We propose that the circulation of underground water in the area around the fault depends largely on the fracture pattern of the basalts and the aquifer basement, as pointed out from field observations. Changes in spring discharges are explained by variations in the state of stress around the Garni fault, induced by the alternation of elastic strain and stick-slip movement on the fault, and by creep far from the fault. A model of stress distribution is proposed which explains changes in fracture charateristics before and after earthquakes. © Elsevier, Paris     

考虑饱和-非饱和渗流、温度和应力耦合的三维有限元程序研制

在探索多场耦合理论基础上,研制出了一个考虑饱和-非饱和渗流场和温度场对应力场作用的三维弹塑性有限元程序,该程序采用了以下简化假设：不考虑力学过程和渗流过程对温度场产生的影响,而只考虑变温对力学过程产生的影响;不考虑力学过程和温度场对渗流场产生的影响,而只考虑渗流场对力学过程产生的影响。经与弹性力学解析解对比,验证了该程序计算结果是合理的。     

海底地下水排放:重要的海岸带陆海相互作用过程

沿海地区海底地下水排放在北美和欧洲等发达地区受到了越来越多的重视,被认为是一个重要的海岸带陆海相互作用过程。但这一过程在我国尚未引起足够认识,有关研究极少见。海底地下水排放的研究历史不长,只是近十多年才有了快速的发展,有了越来越多的定量研究成果。其研究方法主要有水文计算法、现场实测法和地球化学示踪法,各种方法之间的对比实验是目前的热点问题。沿海地下水排放具有重要的环境意义,它可以是陆地营养物质和污染物质的一个重要排放通道,可以对海岸带环境产生一定影响。我国沿海地区应该加强有关的研究工作,为海岸带环境管理作出贡献。     

煤田火区碳排放量计算模型和关键参数研究

完善碳排放清单,是进行减排工作的基础,为了查明煤田火区对大气碳排放的贡献量,以煤氧复合作用学说为理论基础,从不同的研究思路出发,提出了烧失煤量法和排放通量法两种火区碳排放量计算模型。在明确模型中关键参数“释放因子”“排放系数α”“排放通量”“排放系数β”的具体含义的基础上,重点对各参数所对应的获取途径进行了研究论述：(1)释放因子通过在室内进行煤自燃模拟实验得出;(2)排放系数α通过煤岩吸附实验结合火区实地勘测得出;(3)排放通量通过对火区现场煤自燃气体排放及环境因素的实时监测得出;(4)排放系数β通过对遥感图像裂隙信息的提取得到。上述两种计算模型在我国乌达实验区进行了实际应用,并对其可实现性进行了检验。     

平推式滑坡中底滑面承压水渗流形式对其稳定性的影响

研究平推式滑坡中承压水渗流形式对滑坡稳定性的影响,有利于准确评价斜坡稳定性,对此类滑坡的成灾机制研究具有重要的理论指导意义。基于承压水渗流宽度变化规律,将平推式滑坡中底滑面承压水渗流形式分为辐射流和非辐射流。依据不同的渗流形式,构建了相应的平推式滑坡分析模型,结合地下水向河渠稳定运动相关理论,推导了不同模型中承压水的水头线方程和滑面上扬压力的计算公式,提出了扬压力的3种分布形式,并对平推式滑坡启动判据进行修正,最后结合滑坡实例分析了不同渗流形式对滑坡稳定性的影响规律。     

中梁水库喀斯特发育区组合灌浆技术探讨

中梁水库喀斯特发育,根据其发育特点采用了以高压水泥灌浆为主,多种方法相互组合的灌浆技术,其优点在于设备配置及工艺简单、功效高、造价低等。通过对中梁水库喀斯特发育区组合灌浆处理技术进行有益的探讨,为喀斯特地区水库防渗堵漏处理提供了一种新思路。     

黄河平滩流量的多时间尺度现象

受气候系统影响的水文系统具有多时间尺度变化规律。由于平滩流量与水沙条件变化关系密切,也必然会呈现出多时间尺度演变规律。基于黄河下游主要测站1950~2007年平滩流量及水沙资料,利用小波分析原理分析了平滩流量、流量和含沙量序列的多时间尺度变化特征,以及不同时间尺度下水沙序列与平滩流量序列之间的相关关系。结果表明,黄河下游主要测站的平滩流量序列存在5~6年和19~20年的主要时间尺度,且水沙条件多尺度变化规律与平滩流量有密切关系。此外,对黄河上游和渭河支流主要测站的平滩流量与水沙条件的多时间尺度进行了分析,发现不同河段的平滩流量序列与含沙量序列存在不同的相位差,且相位差大小随含沙量增大而减少。揭示的黄河平滩流量与水沙条件的多时间尺度变化规律,可为研究河床演变的多时间尺度现象提供参考。     

非饱和渗流问题的自适应欠松弛变量变换方法

在使用有限元方法求解非饱和土渗流问题时,土-水特征曲线和渗透率函数的强烈非线性经常会造成计算中出现迭代不收敛、计算误差大等问题。基于变量变换的思想,结合时间步长自适应技术提出了一种求解非饱和渗流问题的新方法--欠松弛RFT变换方法（ATUR1）。ATUR1方法通过变量变换,大大降低了Richards方程中未知数在空间和时间上的非线性程度,从而改善这种非线性所带来的计算收敛困难和精度差等问题。欠松弛技术的引入减少了迭代过程中的振荡现象,进一步提高了非线性迭代计算的效率。时间步长自适应技术则有效地控制整个计算过程的误差。数值算例结果说明,ATUR1可以有效地提高计算效率和精度,是一种准确有效的计算方法。     

降雨入渗对流变介质隧道边坡稳定性的分析

针对在建公路边坡,受切破、降雨和施工等影响引起边坡及铁路偏压隧道的严重变形,采用三维有限差分数值模拟。计算程序FLAC3D以塑性力学、流变力学和渗流力学为理论依据,利用改进的黏弹塑性流变模型,分析山区挖方边坡和坡顶隧道联合稳定性的过程。通过自编的计算程序,对隧道边坡各种工况力学-流变-渗流进行数值模拟计算,根据计算所得的位移和孔隙压力等值线分布特征,分析其潜在滑动带和隧道破坏影响区,确定其重点加固的范围。应用结果表明,工程抗滑桩桩顶位移监测数据与数值计算结果比较吻合,改进的黏弹塑性流变模型能较好地描述岩土类材料的流变特性。