Modeling of Rocks with Spatial Distributed Fractures by Random Medium Theory

By using the spectrum expanding theory of random processes and Hudson‘s crack model,we developed a random medium model for rocks with spatial random distributed number density of cracks. This model could connect the micro-parameters of the cracks with the macro- mechanical properties, and can be effectively applied to model the real inhomogeneous medium. Numerical example indicates that the random distribution characters could be different for different elastic constants under the same random distribution of number density of cracks. By changing the value of the autocorrelation length pair, it is possible to model the difference of the distribution in the two coordinate directions. Numerical modeling results for seismic wave propagating in rocks with random distributed fractures using a staggered high-order finite-difference (SHOFD) are also presented.     

张家口地震台和兴隆地震台地脉动信号初步分析

选取河北省张家口和兴隆2个台站的数字化地震仪连续1年,每日02～03时的地脉动记录,计算功率谱和自相关函数。结果发现兴隆台脉动谱中有4个比较突出的峰值,分别为0．3Hz、3Hz、8Hz、15Hz,张家口台只有3个峰值0．3Hz、3Hz、15Hz。兴隆台UD向的自相关函数呈现出一种比较典型的“红噪声”形态,EW向则呈现出负相关特征,认为可能是只作用于水平向的倾斜脉动的影响。小幅度的仪器干扰信号无论从脉冲标定还是地震波形中都很难发现的,而对脉动进行谱分析则很容易分辨。兴隆台和张家口台地脉动卓越周期时间曲线,基本集中在0．3秒,比较稳定。     

具有空间分布裂缝岩石的随机介质模型

利用随机过程的谱展开理论以及Hudson等人的裂纹介质模型构造一种裂纹数密度是空间平稳随机过程的随机介质模型。这个模型可以将裂纹的微观参数(裂纹数密度)与裂纹介质的宏观性质(弹性常数)联系起来,能灵活、有效地描述实际非均匀裂纹介质。模型算例表明,弹性常数的空问分布特征与裂纹数密度的有差别,而且对不同的弹性常数影响不同。通过改编自相关长度的大小,可以模拟裂缝在两个坐标轴方向上具有不同分布尺度的情况。最后,利用高阶的交错网格有限差分方法,我们模拟了地震波在具有随机分布裂缝岩石中的传播特征。     

利用自洽方程计算法分析天山中段分量钻孔应变资料可靠性

根据天山中段8套四分量钻孔应变仪观测资料,利用自洽方程计算应变观测的信度,用信度指标检验数据的可靠性,从而进一步用自洽方程计算实际各元件灵敏度的相对大小,并用相对标定的结果,对观测数据进行校正。结果表明:①石场、巴仑台、巴音沟、雀儿沟、榆树沟和库米什台经过校正后,数据观测信度有了明显提升,其中石场和雀儿沟台的数据信度最高;②库米什台校正前数据观测信度较高,因个别“坏点”影响,校正后,观测信度反而下降;③小泉沟和新源台数据信度较低,存在从自洽到失洽的情况,分析认为这可能与系统自身存在问题有关,也有可能是前兆异常,有待进一步研究。     

基于多元自回归样条的液化侧移灾害评估模型

为了将液化侧移计算方法本土化,本文基于Youd等人收集的液化侧移数据库,采用擅长处理复杂参数维度问题的多元自适应样条回归法（MARS）建立液化侧移计算模型。经验证,该方法建立的模型精度和可靠性都可以通过检验。本文主要内容包括：（1）在本土化过程中,本文选取峰值加速度PGA作为地震动参数,替代现有模型中的M和R,计算结果并未影响液化侧移计算精度;（2）在MARS方法进行建模过程中,对临空和缓坡两种情况的影响因素进行重要性程度计算和筛选;（3）建立两种情况下的液化侧移计算模型,并用F检验法和t检验以及新西兰2010—2011年系列地震中液化侧移数据进行检验,证明本文方法的合理性和可靠性。本文的结果能满足我国相关规范、工程师以及岩土地震工程防灾减灾等方面的需求,还可为地震液化侧移灾害小区划提供理论基础。     

自相似型各向异性自组织介质中地震波场动力学响应

地下岩石结构/构造和矿物组成在小尺度上存在的不均匀性和各向异性会导致地震波速度的分形分布,进而衍生出自组织介质模型. 本文针对地球内部岩浆垂向侵入及横向溢流为特征的岩浆作用,开展自相似型各向异性自组织介质的地震波动力学响应研究. 基于二维自组织介质模型和声波方程,本文利用有限差分法模拟了不同强度岩浆侵入和溢流作用形成的自组织介质中地震波场,并进行了波场特征分析. 研究结果表明：（1）在横向溢流作用为主的自组织介质中,横向相关长度小于地震波波长的条件下,聚焦效应随着横向相关长度的增大而增强,地震波能量随之增强;反之,在横向相关长度大于地震波波长的条件下,散射效应随横向相关长度的增大而增强,地震波能量随之减弱. （2）在垂向侵入作用为主的自组织介质中,随着垂向相关长度增大,散射效应增强,地震波的能量也随之迅速减弱. （3）岩浆作用的自组织强度增强,地震波的能量增大,而中心频率无变化. （4）自组织介质具有相同的小尺度扰动,其速度梯度背景越小,地震波能量在炮点附近越集中. （5）当多层自组织介质共存,特征层位的波场特征仍以各自的自组织特性为主,因此利用实际资料中不同层位的地震反射特征可推测地下介质的自组织性质.     

中强地震前后能量分布的自仿射特性

根据简化的地震波传播理论,“漫化”地震能量在空间的分配,减弱能量空间分布概率的极端情形及消除统计域为“空”的情形,由此构造类似于二维ｆＢｍ的地震能量空间分布概率曲面。与起伏不平的地形相似,由于基在水平方向及垂直方向的变化不是等比例的,因而这一分形曲面可能是统计自仿射的。     

从断裂强度到临界点──重整化群理论在地震预报中的应用述评

介绍了临界自组织现象和重整化群方法的基本原理，对地震的自组织临界行为作了较为深入的讨论，并就这一领域中的一些概念和观点发表了作者自己的见解。