高应力深部洞室模型试验分区破裂现象机制的初步研究

以经典的芬纳公式为手段,以观察到分区破裂现象的模型试验为背景,通过对简化后的圆形巷道围岩应变场和能量场的分析,发现极限平衡区边界存在径向应变的不连续性和弹性变形能的聚集性。认为与开挖洞室呈同心圆的环状断裂的形成,是极限平衡区在边界上由于应变场的不协调而导致的与弹性区的断裂分离。而分区破裂的产生,则是这种断裂分离形成后极限平衡区向深处发展的结果。解释了分区破裂产生时洞周围岩应变和位移随距离洞室增加呈波浪形变化的非单调性规律,给出了分区破裂形成后各破裂区半径的表达式,关系式表明各破裂区之间存在等比关系,比值与地应力状态及围岩力学参数有关。将分区破裂模型试验的参数代入该式,可得,n =1.1左右,与实验完成后剖开模型的各破裂区分布特征基本相符。     

High-resolution crustal structure of the Yinchuan basin revealed by deep seismic reflection profiling: implications for deep processes of basin

The Yinchuan basin, located on the western margin of the Ordos block, has the characteristics of an active continental rift. A NW-striking deep seismic reflection profile across the center of Yinchuan basin precisely revealed the fine structure of the crust. The images showed that the crust in the Yinchuan basin was characterized by vertical stratifications along a detachment located at a two-way travel time(TWT) of 8.0 s.The most outstanding feature of this seismic profile was the almost flat Mohorovicˇic′ discontinuity(Moho) and a high-reflection zone in the lower crust. This sub-horizontal Moho conflicts with the general assumption of an uplifted Moho under sedimentary basins and continental rifts, and may indicate the action of different processes at depth during the evolution of sedimentary basins or rifts.We present a possible interpretation of these deep processes and the sub-horizontal Moho. The high-reflection zone, which consists of sheets of high-density, mantlederived materials, may have compensated for crustal thinning in the Yinchuan basin, leading to the formation of a sub-horizontal Moho. These high-density materials may have been emplaced by underplating with mantlesourced magma.     

基于PFC2D数值试验的异性结构面剪切强度特性研究

天然岩体中广泛发育两侧岩性不同的异性结构面,开展异性结构面变形和强度特性研究旨在为岩体稳定性评价和利用提供依据。选取三峡库区侏罗系典型的砂岩-泥岩异性岩层,首先运用分形几何理论,定量计算了平直和4种不同不规则起伏形态结构面的粗糙度系数JRC值,然后基于PFC2D颗粒流程序,分别开展了以上5种形态异性结构面的数值剪切试验,获得了各形态结构面在不同正应力下的剪切应力-位移曲线。根据数值试验结果,采用巴顿的JRC-JCS模型分析了异性结构面强度特性,并与同性结构面强度性质进行对比研究。最后,在考虑异性结构面剪切破坏机制的基础上,引入强度因子的概念,提出了新的适用于异性结构面强度评价的两类改进巴顿准则。研究结果表明：异性岩体结构面抗剪强度介于相同粗糙度的两种同性结构面强度之间,在较低正应力下接近软岩同性结构面强度,符合Ⅰ型改进巴顿准则;在较高正应力下偏向硬岩同性结构面强度,符合Ⅱ型改进巴顿准则。实际工程中可利用改进准则并根据异性结构面应力状态对岩体稳定性进行评价,弥补了以往研究的不足。     

空间坐标系下地下岩体结构面数学描述方法初探

钻孔摄像技术能够采集到大量地下岩体内的结构面数据,分析其数据有助于进一步揭示结构面的空间分布规律和组合关系。针对钻孔内获得的结构面几何参数的特殊性,提出了综合倾角、倾向和位置深度等参数的特征点描述方法,在局部坐标系下对结构面特征点的描述方法及计算过程进行了阐述,推导出了结构面几何参数与特征点坐标之间的转换公式,在全局坐标系下对特征点坐标进行了归一化处理,最后对空间坐标系下特征点的分布规律进行了探索。研究结果表明,（1）空间坐标系下的结构面特征点是结构面几何参数和空间位置的综合反映;（2）特征点在空间的分布反映了结构面的空间组合关系。为结构面的统计分析提供新的思路和方法,有助于开展结构面的空间分布规律和交切关系研究,对钻孔摄像技术的发展和以结构面几何特征为基础的岩体稳定性评价起到积极的推动作用。     

利用海底电缆探测太平洋地区地幔结构的研究进展

介绍了地幔电性结构、地幔温度、地幔含水量等参数对地球动力学和地幔动力学过程的重要科学意义,综述了近年来利用海底电缆在该领域的主要研究进展.本文首先介绍了日本利用海底电缆探测地幔深部结构的方法原理与发展历程,然后阐述了该方法的观测方式、观测系统与仪器,综述了国际上近年来利用海底电缆在环太平洋地区海底的观测资料进行地幔一维电导率结构、三维电导率分布的研究进展.基于海底电缆的观测数据进行反演的结果表明,太平洋海域地区地球深部存在410 km,660 km的电导率不连续面,此不连续面与地震资料的波速不连续面基本一致,为地幔不连续面提供了新的地球物理证据.在根据由海底电缆观测数据反演得到的太平洋地区地球内部电导率分布基础上,综述了综合深部地震波速、岩石高温高压实验等,将电导率的分布转换为地球内部的温度场分布、推导地幔过渡带水的浓度进而转换为地幔过渡带的含水百分比(含水量)的方法技术与研究进展.研究结果表明,夏威夷和北日本海地幔过渡带电导率异常主要受温度控制,菲律宾海域地幔过渡带的电导率异常除了和温度有关外,还受含水量影响,该处地幔过渡带的含水量大约在1％左右.这些研究表明,海底电缆探测方法,在地球深部探测尤其是地幔不连续面的探测、地幔温度场分布与特征、地幔含水量等方面有重要的作用.最后,展望了海底电缆探测方法的研究与发展,这些研究方法及成果对认识中国海域地球内部机构提供一定的参考.     

用近垂直方法提取莫霍面——以六盘山深地震反射剖面为例

根据近垂直地震反射原理和Moho面上下深地震反射资料频率低的特征,运用深地震反射资料的近垂直反射数据,通过静校正、资料净化、共检波域叠加等叠前和叠后处理技术,对六盘山莫霍面结构进行成像.初步结果显示出横过六盘山莫霍面起伏、断错的结构特征.六盘山东侧的鄂尔多斯地块莫霍面东高西低、变化平缓、结构完整;靠近六盘山前缘莫霍面错断,可能与壳内走滑作用有关;西侧的青藏高原东北缘莫霍面西高东低,靠近六盘山呈现汇聚挤压、明显缩短的特征;六盘山复杂的莫霍面结构,揭示了六盘山地壳早期双向挤压、晚期山前侧向走滑的构造图像.     

中国大陆东南缘地震接收函数与地壳和上地幔结构

从2008-2011年,分别在中国大陆东南缘沿海和内陆两条NE向剖面上进行了宽频地震观测,利用记录到的远震波形资料提取得到1446个远震P波接收函数,用H-κ叠加扫描和CCP偏移叠加方法研究了中国大陆东南缘地壳及上地幔过渡带的结构及其变化特征.结合固定台网25个台站的H-κ结果,获得中国大陆东南缘(福建地区)地壳厚度从内陆到沿海逐渐减薄的图像:地壳从闽西北山区的33 km减薄到厦门沿海一带的29 km以下,平均地壳厚度为31.3 km,具有陆地向洋壳过渡的特征;地壳泊松比从内陆到沿海显示出分带特征,闽中西部内陆地区小于0.26,沿海地带高于0.26,且在断裂带的交汇区域表现为相对异常高值.地壳上地幔顶部(0~200 km)的CCP偏移叠加成像结果显示闽江断裂等NW向断裂深切Moho界面,在断裂两侧Moho面急剧抬升或下沉,产状改变,这些特征向内陆地区逐渐变得不明显.闽江等NW向断裂对研究区地壳厚度、地震等有明显控制作用.上地幔尺度(300~700 km)的CCP偏移叠加成像,未见410 km和660 km速度间断面突变和起伏异常,其绝对深度略大于IASP91模型的,上地幔转换带厚度正常(250±5 km),表明中国大陆东南缘上地幔转换带未受欧亚与菲律宾板块碰撞的明显影响,推断中国大陆东南缘及台湾海峡下方不存在俯冲板块,或俯冲前缘未扰动到410 km的深度.     

A macroscopic damage‐plastic constitutive law for modeling quasi‐brittle fracture and ductile behavior of concrete

A new phenomenological macroscopic constitutive model for the numerical simulation of quasi‐brittle fracture and ductile concrete behavior, under general triaxial stress conditions, is presented. The model is particularly addressed to simulate a wide range of confinement stress states, as also, to capture the strong influence of the mean stress value in the concrete failure mechanisms. The model is based on a two‐surface damage‐plastic formulation. The mechanical behavior in different domains of the stress space is separately described by means of a quasi‐brittle or ductile material response:

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Preliminary study of lateral variation in crustal structure of Northeast China from teleseismic receiver functions

We conducted comprehensive receiver function analyses for a large amount of high-quality broadband teleseismic waveforms data recorded at 19 China National Digital Seismic Network (CNDSN) stations deployed in Northeast China.An advanced H-κ domain search method was adopted to accurately estimate the crustal thickness and vP/vS ratio.The crust has an average thickness of about 34.4 km.The thinnest crust occurs in the central region of Northeast China,while the thickest crust is beneath the Yanshan belt.The v...     

Receiver function study of the crustal structure of Northeast China:Seismic evidence for a mantle upwelling beneath the eastern flank of the Songliao Basin and the Changbaishan region

Northeast China is a unique place to study intra-plate volcanism.We analyzed P-wave receiver function data recorded by 111 permanent broadband seismic stations in Northeast China.The results show that the crustal thickness varies from 27.9 km beneath the eastern flank of the Songliao Basin to 40.7 km beneath the Great Xing'an Range region.The large depth variations of the Moho can be largely but not completely explained by surface topography.The residual Moho depth calculated based on the Airy's isostasy mo...