邢台老震区库仑应力演化及地震危险性分析

基于Burgers粘弹性层状模型,综合考虑同震位错和震后粘滞松弛效应,利用PSGRN/PSCMP程序计算地震破裂面上产生的库仑破裂应力变化,分析邢台地震序列中每次6级以上地震前的所有6级以上地震对本次地震的综合库仑破裂应力变化,探讨强震间的应力触发关系.结果表明:除3月26日6.2级地震外,其余地震均发生在库仑应力增加...     

粘弹性介质地震波传播的褶积微分算子法数值模拟研究

早期的褶积微分算子法都是基于正反傅立叶变换而实现的,其精度比四阶有限差分稍高。本文将计算数学中的Forsyte广义正交多项式微分算子与褶积算子相结合,构建了一个新的快速、高精度褶积微分算子,其计算结果非常接近实验函数微分的精确值,精度与l6阶有限差分相当。粘弹性波动方程更真实地描述了实际地下介质中弹性波的传播规律及其波场特征。本文以二维粘弹性波动方程为例,推导了粘弹性介质波动方程的离散格式,用迭积微分算子法实现了粘弹性介质的地震波场正演模拟,并对其波传播特征进行了分析。计算结果表明该算法能正确模拟粘弹性介质中的地震波,正确地反映粘弹性介质中波场的传播规律。     

VES-18清洁压裂液性能试验与应用

用阳离子季胺盐和有机盐等复配制备VES-18清洁压裂液,对其主要性能进行了研究,并进行了现场应用试验。结果表明:VES-18具有很好的耐低温性和时间稳定性;在常温、170s-1剪切速率下,表观粘度为11mPa·s;在200~1000s-1区间内,随着剪切速率的增大,粘度缓慢下降,且下行粘度高于上行粘度;在应力扫描范围内,粘弹曲线中弹性模量一直大于粘性模量,属于弹性流体;模拟动态沉降时间大于粘度高的胍胶基液和丙三醇,体现了很好的携砂性能;少量的原油和自制破胶剂PJJ都可使VES-18在4h内完全破胶,破胶液粘度小于3mPa·s,破胶液表面张力较低,无残渣,破胶效果好,与地层配伍性良好。      

用改进的摄动理论研究各向异性弱粘弹性介质中的非均匀平面波

提出了慢度和偏振的摄动完全是由平面波非均匀性参数D引起的观点,改进了Cerveny和Psencik提出的计算各向异性弱粘弹性介质中非均匀平面波慢度和偏振的摄动公式,给出了在形式上更为简单的摄动公式。与原有的公式相比,新的摄动公式对均匀平面波是精确的,并且在形式上更加简洁。对一个二维横向各向同性弱粘弹性介质模型,根据新的摄动公式与原有的摄动公式及精确公式,用数值方法分别模拟了平面波(qP,qSV,qSH)沿传播向量方向的慢度虚部Im(σ)和质点振动。比较发现,用新的摄动公式得到的qP和qSV波的慢度虚部Im(σ)和质点振动比原有的摄动公式更精确, 而对qSH波两种方法近似效果相差无几。经过综合比较,可以断定新的公式要优于原有的公式。     

非线性粘弹性基桩纵向混沌运动

研究了在给定桩顶轴向动位移条件下非线性粘弹性嵌岩桩纵向振动的混沌运动。假定基桩材料满足非线性弹性和微分型线性粘弹性本构关系、桩周土反力及阻尼分别与位移及速率成正比,得到基桩的运动方程为非线性偏微分方程。利用Galerkin方法将方程简化,并对简化后的系统进行了数值模拟计算,得到了土反力、土阻尼、桩身阻尼比较大、比较小和很小等情形下不同参数时基桩运动的时程曲线、相平面图、功率谱图、Poincare截面及分岔图等。结果表明纵向振动的非线性粘弹性桩可以呈现周期运动、准周期运动、分岔或混沌运动。     

东昆仑断裂的震后粘弹性松弛效应对地壳变形的影响

通过构建粘弹变形模型,对东昆仑断裂带附近近百年来发生的6个M≥7地震的震后粘弹性松弛效应进行数值模拟,分析该效应对区域地壳变形的影响。结果表明： 1) 离逝时间较短的1997年玛尼7.5级地震和2001年昆仑山口西8.1级地震造成的震后松弛效应对现今地壳变形的影响最为显著,在2次地震发生10~20 a后(2010~2020年)仍能造成最大约7.6 mm/a的地壳变形,跨断层变形速率最大约8.4 mm/a; 2) 2021年玛多7.4级地震震后粘弹效应在未来10 a内(2021~2030年)预计能造成最大约3.9 mm/a的地壳变形,2025~2030年跨断层变形速率可达2.6 mm/a。模拟结果表明,强震的震后粘弹性松弛效应对长期地壳变形和相关断层参数反演的影响不容忽视; 3) 考虑震后粘弹性松弛效应,采用跨断层GPS速度剖面反演的东昆仑断裂中段的滑移速率与地质学研究结果具有更好的一致性,若不考虑震后粘弹性松弛效应,则会明显高估30%的断层滑移率。     

粘弹性边界元法预测锚喷支护隧道围岩稳定性

采用理论分析，新奥法工程专家经验及原始测试资料三者相结合的方法，以粘弹性边界元理论为力学计算工具，工程类比定性内容为修正依据，探讨和发展设计，施工和现场量测一体化的分析方法。     

软土地基沉降的二维非线性粘弹性反演与预测

基于Merchant粘弹性模型和简化双曲线模型，建立软土地基沉降的二维非线性粘弹性Biot固结有限元计算公式；根据最小二乘法建立目标函数，采用Simplex直接优化算法反演确定参数；为反演能获得在物理意义上合理且数学上唯一的参数，提出从简单模型到复杂模型的分步反演分析方法。实例分析表明，该方法是可行的。     

碰撞带倾角和摩擦系数对陆-陆碰撞变形的影响

借助一个简单的大陆与大陆碰撞模型,即把两个大陆的碰撞简化为两个粘弹性块体的碰撞,两个块体之间的不连续变形面对应两个大陆之间的碰撞断裂带,运用三维粘弹性拉格朗日非连续变形有限元(LDDA)方法,通过分析模型中不连续变形面的存在对两个粘弹性块体碰撞变形的影响,探讨了大陆碰撞断裂带的倾角和摩擦系数对两个大陆碰撞变形影响的一般规律,给出了大陆碰撞变形的一些显著的特点。尽管运算模型的几何尺寸、边界条件等参考了印度和欧亚大陆碰撞的实际特征,但所得结果适用于更一般的情况。研究结果表明,碰撞断裂带倾角和摩擦系数对陆-陆碰撞变形有着重要的影响。当断裂带倾角在15~30°时,两个大陆板块碰撞导致的仰冲板块一侧隆升高度相对更大,利于形成高大的山脉,其中以15°倾角对应的仰冲板块一侧隆升最高;当断裂带倾角在30~45°时,两个大陆板块碰撞导致的俯冲板块的俯冲深度相对更深,利于形成深陷的盆地,其中以45°倾角对应的俯冲陆块一侧俯冲最深;当断裂带倾角≥75°时,两个大陆板块之间的相对俯冲和仰冲作用变得不明显。碰撞断裂带摩擦系数越小,碰撞过程中两个大陆板块之间相对俯冲和仰冲作用越强,形成高大的山脉和深陷的盆地要求碰撞断裂带摩擦系数≤0.2。从大陆与大陆碰撞变形构造特征看,除发育前陆盆地-山脉系统外,在仰冲陆块一侧靠近造山带后缘还发育呈不对称结构的挤压性凹陷,当两个大陆板块碰撞断裂带倾角在15~30°时,该类型凹陷更容易形成,其中以30°倾角对应的凹陷最深,反映其形成可能是大陆碰撞过程中陆块之间相对俯冲和仰冲运动的综合结果。     

粘弹性人工边界单元及地震动输入方法比较研究

本文引用一致粘弹性边界的概念,推导了与一致粘弹性边界等效的粘弹性边界单元,得到了粘弹性边界单元的刚度矩阵和阻尼矩阵。通过对比粘弹性边界单元阻尼系数不同取值的计算精度,给出了阻尼系数推荐取值。在输入地震动时,采用一种基于局部人工边界的子结构输入方法,实现了和波动法相同的输入效果,并且避免了复杂的应力计算和荷载作用方向判断等问题,应用更加方便。采用自由场的算例,比较了人工边界和不同输入方式的组合在SV波垂直入射时的模拟精度。为了说明边界单元的变形对计算结果的影响,提出了使用底边界输入位移幅值u_max和边界单元宽度b的比值ε=u_max/b作为变形指标,调节边界单元边长尺寸。通过算例给出了ε的推荐取值。最后,选取合适的ε后建立一个圆形孔洞散射场地模型,对散射场地模型的模拟结果验证了粘弹性边界单元和子结构输入方式应用于散射场地时仍具有较高精度。