岩土材料的各向异性强度准则

岩土材料的强度往往表现出很强的各向异性,而已有的各向同性强度准则不能够描述这一特性。提出一个岩土材料的各向异性强度准则。为了描述材料的各向异性,引入了一个由应力张量和组构张量的联合不变量表达的各向异性参数。该参数可以描述加载方向和材料组构方向的夹角。强度准则是基于材料在子午面和偏平面上的破坏特性而建立的,这为描述广义的材料强度各向异性提供了方便。与原各向同性强度准则相比,各向异性强度准则只引入了两个新的模型参数,而且所有的模型参数都可以通过常规的室内试验结果确定。该准则的预测结果与砂土、黏土、天然黏土和岩石的试验结果比较表明,它能够很好地描述岩土材料强度的各向异性     

含煤地层各向异性介质有限差分数值模拟

煤储层是一种双重孔隙介质,其孔隙由基质孔隙和裂隙组成,并具有自身独特的割理系统。传统的煤田地震勘探将煤层假设为单一的各向同性介质,没有考虑其中裂隙对煤层的影响。利用交错网格高阶有限差分算法,分别对不同厚度VTI和HTI型煤层的弹性波传播特征进行数值模拟,获得波场快照和含煤层状介质的地震模拟记录。从波场快照中可以看出,弹性波在VTI和HTI型煤层中传播存在明显差异;煤层厚度变化对波场的敏感性要强于煤层类型的变化。      

The effect of a hydrous phase on P‐wave velocity anisotropy within a detachment shear zone in the slow‐spreading oceanic crust: A case study from the Godzilla Megamullion,Philippine Sea

We studied the contributions of plagioclase, clinopyroxene, and amphibole to the P‐wave velocity properties of gabbroic mylonites of the Godzilla Megamullion (site KH07‐02‐D18) in the Parece Vela Rift of the central Parece Vela Basin, Philippine Sea, based on their crystal‐preferred orientations (CPOs), mineral modes, and elastic constants and densities of single crystals. The gabbroic mylonites have been classified into three types based on their microstructures and temperature conditions: HT1, HT2 and medium‐temperature (MT) mylonites. The P‐wave velocity properties of the HT1 mylonite are dominantly influenced by plagioclase CPOs. Secondary amphibole occurred after deformation in the HT1 mylonite, so that its effect on P‐wave velocity anisotropy is minimal due to weak CPOs. Although the HT2 mylonite developed deformation microstructures in the three minerals, the P‐wave velocity properties of the HT2 mylonite are essentially isotropic, resulting from the destructive interference of different P‐wave velocity anisotropy patterns produced by the distinct CPOs of the three constituent minerals (i.e., plagioclase, clinopyroxene, and amphibole). The P‐wave velocity properties of the MT mylonite are influenced mainly by amphibole CPOs, whereas the effect of plagioclase CPOs on P‐wave velocity anisotropy becomes very small with a decrease in the intensity of plagioclase CPOs. As a result, the gabbroic mylonites tend to have weak P‐wave velocity anisotropy in seismic velocity, although their constituent minerals show distinct CPOs. Such weakness in the whole‐rock P‐wave velocity anisotropy could result from the destructive contributions of the different mineral CPOs with respect to the structural framework (foliation and lineation). These results show that amphibole has a high potential for P‐wave velocity anisotropy by aligning both crystallographically and dimensionally during deformation in the hydrous oceanic crust. The results also suggest that the effect of a hydrous phase on P‐wave velocity anisotropy within the detachment shear zone in a slow‐spreading oceanic crust varies depending on the degree of deformation and on the timing of hydrothermal activity.     

海南东北部地区地壳地震各向异性特征初步研究

基于海南省地震台网2000～2013年的区域地震波形数据,用剪切波分裂系统分析方法（SAM）获得了海南琼东北部地区“九五”数字台网中2个台站的剪切波分裂参数。结果表明,快剪切波偏振优势方向代表了原地最大主压应力方向。七星岭台NE方向的快剪切波偏振优势方向与区域水平主压应力场方向不一致,与NE走向的断裂一致,体现了局部构造和局部应力场的复杂性;青山岭NNE向的快剪切波偏振优势方向揭示了NNE走向断裂的构造意义。同时,本研究证实,位于活动断裂上或几条活动断裂交汇部位的台站的快剪切波偏振优势方向,与对所选用的小地震起控制作用的活动断裂走向一致,并且快剪切波偏振优势方向较为离散,反映了该区域复杂的断裂构造和应力分布特征。     

基于微观力学机制的各向异性结构性砂土的本构模型研究

在岩土破损力学基础上,基于微观破损机制,提出了考虑各向异性的结构性砂土本构理论。采用Lade-Duncan强度准则考虑中主应力对抗剪强度的影响;采用考虑颗粒排列组构的各向异性状态变量A反映各向异性对土体强度和变形的影响;通过相似扩大重塑土的屈服面反映结构性对土性的影响;通过引入非相关联流动法则考虑各向异性和结构性对土体塑性变形的影响。同时,将基于微观力学机制的损伤演化规律引入结构性土的硬化规律;该硬化规律同时考虑了塑性体积应变和剪切应变对各向异性结构性土强度的影响。然后将该模型用于模拟室内三轴压缩试验,初步验证了该模型的合理性和适用性。     

双重孔隙-裂隙岩体中洞室变形及强度各向异性的三维有限元分析

将确定双重孔隙-裂隙介质凝聚力及内摩擦角的方法与描述介质强度各向异性的微结构-无迹张量方法相结合,引入到三维有限元程序中。以简单的算例,通过解析解与数值解的比较,验证了所开发的有限元程序的可靠性。针对一个假定的位于被3组正交裂隙所切割的围岩中的矩形洞室,使用Mohr-Coulomb准则进行弹塑性数值模拟,就不同的工况分析了围岩中的位移、应力及塑性区的状态。计算结果显示：裂隙组的不同展布及组合使得岩体的变形及强度性质有着不同的各向异性,从而相应地导致围岩中的位移、应力及塑性区的分布与量值产生明显的差异。     

黑龙江地区上地幔各向异性研究

采用黑龙江数字地震台网2012-01～2014-07间23个宽频带地震台站记录的远震SKS波形资料,利用Splitlab 软件对黑龙江地区进行剪切波分裂的分析研究,使用最小能量法、旋转相关法和最小特征值法计算所有观测台站的SKS快波偏振方向和快、慢波的延迟时间,最终得到黑龙江省上地幔各向异性图像。结果显示,黑龙江地区上地幔地震各向异性比较明显,快波偏振方向与主张应力方向基本一致,与GPS得出的速度场方向相符,说明该地区的壳幔耦合可能存在垂直连贯性。     

加权频谱相干法在识别地层各向异性类型中的应用

利用交叉偶极声波数据可以提取出快慢弯曲波曲线,在此基础上利用加权频谱相干法可以稳定的提取出快慢弯曲波频散曲线.利用快慢弯曲波频散曲线的形态能够区分各向异性的类型.若产生交叉现象,则证明应力作用明显.若两者重合,则证明该点地层属于各向同性地层.当地层中存在页岩、裂缝等地层固有的各向异性特征时,快慢弯曲波曲线在整个频段分开,并在低频处逼近地层真实慢度.     

张家口—渤海地震活动带中东段地壳剪切波分裂研究

张家口—渤海地震活动带是我国华北地区一条重要的地震带.该区域的主压应力场方向为近EW向.本文利用2005年9月-2010年9月首都圈地区地震台站记录到的数字波形资料,采用SAM方法(剪切波分裂系统分析法),研究讨论张家口 渤海地震带中东段地壳介质各向异性的空间分布特征.结果显示:张渤活动带中部及以东区域总体的优势方向明显,为近EW方向.横跨张渤活动带两侧的快剪切波优势偏振方向的空间分布显示,地震带北侧燕山隆起区内、地震带范围内和地震带南侧华北盆地内的快剪切波优势偏振方向均为近EW方向,差异不大.     

QVOA techniques for fracture characterization

New computational techniques of QVOA analysis (Quality factor Versus Offset and Azimuth) for fracture characterization are developed. The techniques are applied to synthetic surface data of reflection with noise.