Molecular dynamics study of pressure-induced transformation of quartz-type GeO2

We simulated quartz-type GeO₂ and investigated its high-pressure transformation using the molecular dynamics (MD) simulation method with a model potential. The calculated results under hydrostatic compression indicated that a pressure-induced amorphization of quartz-type GeO₂ originated from the mechanical instability of the quartz lattice as, in previous theoretical studies of SiO₂. Furthermore, quartz-type GeO₂ directly transformed to a rutile-like structure with only subtle displacements of ions under σ _{x y} imposed shear stressed decompression. This is the first reproduction of the quartz-to-rutile transformation. A possible pathway of this transition is proposed in this study. Received: 14 April 1999 / Revised, accepted: 11 August 1999     

岩石的非线性西原流变模型及其应用

经典西原流变模型能够较好地描述岩石材料蠕变过程的前两个阶段,但不能描述加速蠕变阶段.前人对流变模型的改进和组合多以屈服强度阀值来界定加速蠕变阶段,而以时间阀值来界定加速蠕变阶段的研究相对较少.本文引入能反映加速蠕变加载时间的时间元件和能够描述加速蠕变曲线的非线性黏壶,两者并联组成TN体再与传统西原模型进行组合,形成一种能同时描述衰减蠕变、定常蠕变、加速蠕变的非线性黏弹塑性流变模型.并将新模型与实际试验数据进行拟合,相似性系数达0.99以上,所得模型更适合描述岩石材料的流变现象.     

地壳形变与强震地点预测问题与认识

通过对昆仑山口西8.1级地震和汶川8.0级地震震前GPS资料所反映的孕震特征的分析, 对地壳形变资料应用于孕震机理和地震预测研究中在最近几十年的主要进展进行了回顾分析, 并对比了中外学者针对上述问题科学思路的异同。 在此基础上, 对走滑型和倾滑型地震断层带区域孕震形变场特征进行分析, 强调孕震过程地壳形变的认识模式需要从孕震断层拓展到区域甚至更大区域, 并需从多尺度地壳形变时空过程来认识强震孕震形变动态特征, 进而获取强震预测判据。     

Pendulum-type laser strainmeter

Constructive disposition principles of the basic optical units of Michelson interferometers are used in making one-coordinate laser strainmeters of unequal-arm type.The fundamental advantages of pendulum-type laser strainmeter more than classical-type laser strainmeter are displayed.     

丽江M_S7.0地震余震深度揭示出的中地壳脆塑性转化特征

1996年丽江MS7.0地震的余震深度分布明显具有时间依赖性,主震发生后短时间内余震震源深度较深,随着时间的延续,余震震源深度变得越来越浅。余震的这种深度分布受地壳脆塑性转化带深度控制,而脆塑性转化带的深度变化与地震前后断层的应变速率有关。由震后GPS地表变形数据得到的地表变形模型表明,震后地表变形主要来自地壳深部,震后滑动与地壳深部弹性松弛有关。根据鲜水河断层地表的滑动数据和按Marone's(1991)给出的方程确定的震后滑动模型,估计的应变速率显示,主震发生后应变速率较高,随时间延续,应变速率逐渐下降。基于地壳P波速度结构和利用热流数据估计的丽江地区地壳温度,采用含水石英的塑性流变参数,估计了中地壳脆塑性转化带深度随震后应变速率的变化。结果表明,主震震源深度与余震深度分布下限与中地壳脆塑性转化带的深度随时间变化趋势一致。由于断层的震后快速滑动致使断层带深部具有很高的应变速率,高应变速率引起断层脆塑性转化带深度下移,主震之后短时间内发生了较深的余震;随着震后时间的延续,断层逐渐进入蠕变阶段,断层滑动速率逐渐减小,地壳应变速率逐渐降低,断层脆塑性转化带也逐渐恢复到间震期的深度,相应余震深度随之变化。因此,余震分布的深度变化是中地壳流变结构和脆塑性转化带深度变化的直接反映。     

基于黏弹性本构性能的隧道围岩变形预测研究

针对Ⅲ、Ⅳ级围岩,以江西高速公路隧道为背景,采用弹-黏塑性有限单元法分析预测不同类别隧道围岩变形。选取现场Ⅲ、Ⅳ级围岩进行室内剪切流变试验,分析得到Ⅲ、Ⅳ类岩样流变试验曲线与广义Kelvin 模型的流变曲线吻合较好。基于广义Kelvin模型,推导出黏弹性模型复杂应力状态下的应力-应变关系。采用施工过程的黏弹性动态反分析法计算围岩参数,结合反演参数对预测隧道围岩变形进行预测分析。研究成果已应用于实际隧道工程中,指导、修正设计和施工参数,可为安全施工提供合理依据。     

Axisymmetric vibration of an elastic circular plate bonded on a transversely isotropic multilayered half-space

Based on the analytical layer-element method, an analytical solution is proposed to determine the dynamic interaction between the elastic circular plate and transversely isotropic multilayered half-space. The dynamic response of the elastic circular plate is governed by the classical thin-plate theory with the assumption that the contact surface between the plate and soil is frictionless. The total stiffness matrix of the transversely isotropic multilayered half-space is acquired by assembling the analytical layer-element of each soil layer with the aid of the continuity conditions between adjacent layers. According to the displacement condition of coordination between the plate and soil, the dynamic interaction problem is reduced to that of multilayered transversely isotropic half-space subjected to axisymmetric harmonic vertical loading. Some numerical examples are given to study the vertical vibration of the plate, and the results indicate that the dynamic response of elastic circular plate depends strongly on the material properties of the soils, the rigidity of the plate, the frequency of excitation and the external load form.     

渗流场中岩石流变特性的数值模拟

渗流对岩石的流变特性有显著的影响,但限于试验条件,相关的试验成果较少。而数值计算技术已成为进行岩石力学研究的重要方法,因此,采用数值模拟方法对渗流场中岩石的流变特性进行了研究。对已有的岩石室内流变试验进行模拟来验证数值方法的有效性,在压缩流变试验的数值模拟中对试件分别施加单向、三向渗流场来模拟不同渗流条件对岩石流变特性的影响。模拟结果表明,在渗流方向上渗流产生的动水压力会导致试件的流变变形增大。此外,不同渗流场对流变的影响也有所差异,三向渗流场中试件受到的轴向渗透力小于单向渗流场,而侧向渗透力则大于单向渗流情况,这也导致三向渗流场中试件的轴向应变小于单向渗流场,而侧向应变大于单向渗流场。     

基于模型理论和遗传蠕变理论的改良膨胀土非线性流变研究

为研究膨胀土非线性流变,取水泥改良膨胀土样进行长期一维压缩试验,得到了改良膨胀土在不同应力水平下的应力-应变等时曲线簇。将曲线反映的非线性流变分解为线性黏弹性蠕变变形、线性黏塑性蠕变变形和非线性黏塑性蠕变变形三部分。基于模型理论和遗传蠕变理论建立了各部分流变模型,其中在线性黏弹性蠕变变形和线性黏塑性蠕变变形部分采用模型理论建立元件模型,在非线性黏塑性蠕变变形部分运用遗传蠕变理论建立积分蠕变方程,结合试验数据拟合出材料和方程参数,用该模型得到的蠕变曲线与实测结果能较好吻合。