周期成层Patchy模型中纵波的频散和衰减研究

本文用孔隙介质力学的方法来研究纵波在介观周期成层Patchy模型的传播问题.相对于White方法,该方法少了不同介质分界面处的流体压力不等的假设,推导过程更为严密;和Dutta的双相方程解耦方法比较,文中方法直接求解双相方程,形式上更为直观.当纵波通过周期成层孔隙模型时,在低频段用孔隙弹性力学得到纵波频散和衰减结果与用White公式得到的结果符合得很好;周期成层的Patchy孔隙模型由于其空间排列的周期性使其成为孔隙弹性声子晶体,在其频散和衰减曲线上的高频段会出现多个禁带和通带,这使得速度不会随频率单调递增,衰减峰也不只一个.对于地震频段,随着渗透率降低模型的衰减峰向低频移动,这和实际观测结果一致,和传统Biot理论预测结果正相反;随着含气量上升纵波衰减峰值先上升后下降,其最大值出现在含气量0.1左右,这和相关实验结果一致.研究结果表明该模型可以定性解释观测到的地震衰减结果.     

不规则载荷影响地表近场垂向位移和倾斜观测的定量计算﹡

基于均匀的、各向同性的半无限弹性体的点状载荷模型引起周边垂向位移场变化的解析解,本文推导了水平倾斜场的解析解计算方法,给出了二维、三维不规则形状载荷对地面或地下某点的垂直位移和水平倾斜的解析解计算方法。并对比分析了质点简化模型和不规则模型的差异性。最后给出了据不规则形状载荷模型得到的近场垂直位移以及水平倾斜场的展布特征。研究结果表明,相对质点简化模型,不规则载荷模型对近场的刻画具有一定优势;二维不规则形状载荷模型的建立可将载荷散点化后将矢量叠加进行计算;三维不规则形状载荷模型在载荷散点化后,通过赋予散点的不同权重进行载荷重新分配,然后用矢量计算法获取位移场的变化;在二维和三维不规则载荷散点化后的矢量叠加过程中都存在着较明显的收敛过程,表明该计算方法的正确性和可行性。     

2014年温州珊溪M4.2水库地震研究

2014年8~11月,浙江省地震台网及水库监测台网利用高密度、高分辨率监测台站完整记录到温州珊溪水库地震序列活动3000多次,最大震级为M4.2。本文从3D震中定位、震源机制解并结合库区地质构造特征等对此地震序列进行了探讨。Hypo SAT地震定位法进行的定位结果线性拟合显示,主震发生在NW向断层,地震序列沿着活动断层密集成带,走向305°,倾向SW,倾角85°;采用P波初动符号方法得到了此次地震序列M3.5以上地震的平均震源机制解,节面B走向308°,倾角84°;野外地质调查研究表明,节面B的走向、倾角、倾向与双溪-焦溪断层产状基本一致;综合分析认为,NW向双溪-焦溪断层为此次地震的发震构造。     

2012年新疆新源、和静交界MS6.6地震前后震源机制解一致性参数变化特征

基于新疆地震台网中心自2009年1月—2013年5月的波形数据,利用CAP方法和P波初动方法计算2012年6月30日新疆新源、和静交界M_S6.6地震周围(81°~89° E,42°~45° N)共418次中小地震震源机制解,反演其一致性参数Var的空间分布特征。结果表明:震中附近一致性参数Var在震前呈低值,震后恢复正常;震前最大主应力P轴方位角与主震基本一致,震后恢复到历史平均水平。     

Analytical model of the mean velocity distribution in an open channel with double-layered rigid vegetation

An analytical model for predicting the vertical distribution of mean streamwise velocity in an open channel with double-layered rigid vegetation is proposed. The double-layered model was constructed in a laboratory flume with an array of steel cylinders of two heights. For each vegetation layer (i.e., the short- or tall-vegetation layer), the flow is vertically separated into a lower vegetation zone and an upper vegetation zone, and corresponding momentum equations for each zone are formulated. For the lower vegetation zone, a uniform velocity was adopted since turbulent shear is relatively small and the Reynolds stress is ignored. For the upper vegetation zone, a power series was used to solve the momentum equations. For the free-water zone, a new expression was suggested to obtain a zero velocity gradient at the water surface instead of the traditional logarithmic velocity distribution. Good agreement between the analytical predictions and experimental data demonstrated the validity of the model.     

A new benchmark semi-analytical solution for density-driven flow in porous media

A new benchmark semi-analytical solution is proposed for the verification of density-driven flow codes. The problem deals with a synthetic square porous cavity subject to different salt concentrations at its vertical walls. A steady state semi-analytical solution is investigated using the Fourier–Galerkin method. Contrarily to the standard Henry problem, the cavity benchmark allows high truncation orders in the Fourier series and provides semi-analytical solutions for very small diffusion cases. The problem is also investigated numerically to validate the semi-analytical solution. The obtained results represent a set of new test case high quality data that can be effectively used for benchmarking density-driven flow codes.     

Application of the iterative solution method with Schur complement reduction to mixed finite elements based in a tetrahedral discretization

The iterative solution method for mixed finite element methods is applied to a 3-D domain partitioned with tetrahedral elements. For the particular discretization technique of first partitioning the domain with hexahedral cells, and then subsequently partitioning cells with five tetrahedral elements, a Schur complement decomposition is devised wherein the actual number of equations solved is reduced by 80%. Although this Schur complement reduction requires a fair amount of computational overhead, its application within the iterative solution method can reduce overall solution time by about 44%, depending on closure criterion and other factors.     

2014 年云南盈江Ms 6.1 地震震源机制研究

利用中国数字地震台网记录的区域宽频带波形,通过频率域和时间域多步反演,研究了2014年云南盈江Ms6.1地震基于点源模型的震源机制解和有限断层模型.考虑到使用不同的波形资料类型和简化的一维速度模型等因素对震源参数反演结果的影响,进行了大量的测试比较.结果表明,使用近震波形和本区域简化一维速度模型M1,波形拟合误差最小.基于点源模型的震源机制解显示此次地震发震断层面参数分别为:走向176°/倾角84°/滑动角-173°,表现为一次右旋走滑错动为主的事件.矩心在水平方向上位于震中(24.99°N,97.84.E)北东向约7km,最佳波形拟合矩心深度7km.平均总标量地震矩M0为7.56×1017N·m,计算成矩震级为Mw5.8.进一步模拟高达0.5Hz的高频波形,获得了盈江地震的有限断层模型,结果显示此次地震未表现出明显的破裂方向性.破裂半径约10km,整个破裂面积为267.2km2,平均滑动量约0.05m,破裂在5 s内释放了大多数能量.震后0～2s内,破裂以孕震点为中心向四周同时扩展,在深度7～ 17km内释放了部分能量.2s后,破裂朝断层面顶部和沿走向两侧进一步延伸,约5s后破裂基本停止.     

三维层状孔隙介质中弹性波的一种积分表达式I：理论

孔隙介质弹性波传播理论在地球物理勘探、地震工程和岩土动力学等领域有着广泛的应用.而孔隙介质中的弹性波受孔隙度、渗透率、流体黏滞系数等参数的影响,因此研究波场的传播特征将有助于分析和提取这些信息.本文在Biot理论的基础上,针对三维层状孔隙介质模型,利用在合成理论地震图的研究中已经被证实具有稳定、高效且适用范围较广的Luco-Apsel-Chen（LAC）广义反透射方法,给出了弹性波场的一种积分形式的半解析解,可通过数值方法高效、准确地计算层状孔隙介质中的理论波场,所以该积分形式的半解析解可为三维层状孔隙介质波场传播特征的理论数值模拟研究提供一种新的途径和手段.     

2014年云南鲁甸MS6.5地震震源运动学特征

使用中国数字地震台网记录的区域宽频带波形,通过频率域和时间域多步反演,研究了2014年云南鲁甸MS6.5地震震源运动学特征.基于点源的震源机制解揭示:地震发震断层面参数分别为走向342°/倾角83°/滑动角-34°,表现为一次左旋走滑型为主兼有少量正断倾滑分量的事件.质心在水平方向位于震中(103.354°E,27.109°N)东南约5.4km,最佳波形拟合的质心深度约4.4km,平均总标量地震矩M0为2.1×1018N·m,矩震级MW约6.1.破裂过程图像显示:此地震为一次不对称双侧破裂事件,破裂半径约10km,整个破裂面积为227.6km2,平均滑动量约0.16m.破裂在6s内释放了大多数能量,震后0～2s,破裂以孕震点为中心向NW和SE两侧同时扩展,2s后,破裂表现出明显的方向性,主要向SE(沿走向342°相反方向)扩展,故导致SE向多数台站视破裂持续时间总体偏小,最小值为2s.约6s后破裂基本趋于停止.推断鲁甸地震破裂在上地壳浅层集中释放了大多数能量是导致灾害严重的主要原因之一.