汶川地震前南北地震带中北段地形变变化特征的研究

2008年5月12日汶川8.0级地震是我国自建国以来灾难最为严重的一次强地震。 文中讨论了汶川地震前震源附近与外围地区潮汐形变变化及龙门山地震带、 鲜水河地震带和祁连山地震带断层活动的特点。 分析结果表明: 震前沿龙门山地震带分布的雅安、 汶川及茂县观测台地倾斜测项在2006年初发生转折, 由单向东倾或西倾转向平稳, 临震前无明显变化; 龙门山断裂带及附近地区有5个断层水准观测场地, 除耿达场地观测到巨幅变化外, 其他场地震前未观测到突出的前兆性变化。 震源外围龙灯坝断层蠕变仪(Δ=220 km)震前观测到持续时间在3个月左右的突变性异常, 但依据突变持续时间较难估计相应地震为8级。 而离震中较远的祁连山地震带中西段, 震前也有巨大的断层水准变化, 其与汶川地震的关系值得讨论。     

区域网GPS观测得到的2008年汶川M_S 8.0地震前的地壳水平运动

2008年5月12日汶川（31.0°N,103.4°E）MS8.0大地震发生在中国地壳运动观测网络区域网GPS观测站相当密集的地区．1000个站的GPS 非连续观测区域网分别在1999,2001,2004年和2007年作了4次观测．震前区域网GPS观测站得到的水平位移表明,汶川大地震主要力源是印度板块向北对中国大陆的挤压,但同时也受到东部与南部板块的挤压．与其它地区相比,震前震中附近水平位移最显著的特点是,汶川地震发生在南北地震带上位移分叉部位,即震中北部明显向东北位移,震中南部明显向东南位移,而震中附近的水平位移则明显小于其北面和南面的水平位移．简要讨论了应变计算结果的精度．为获取地震前的异常信息,分别采用趋势曲面拟合和统计方法研究了汶川地震前（1999—2007年）区域网的应变积累,寻找震中的大致区域．除了2001年昆仑山口西大地震震中及其周围地区外,1999—2007年震前区域网的应变积累的趋势曲面拟合表明,汶川地震发生在中国大陆第一剪应变积累大、范围最广的区域的东侧,且在此区域内积累较大的面压缩区的东北边缘．应变分量的统计分析表明,震前其分布在此区域及其附近同样有明显的异常,剪应变和面膨胀积累均增强．      

用应变积累释放模型研究中国大陆地块分区地震活动

依据活动地块假说及活动边界的划分,对中国大陆地震活动进行分区．在此基础上,应用应变积累释放模型,通过地震应变积累释放的计算,研究了中国大陆各活动地块分区的地震活动性,初步探讨了各地块的地震活动阶段划分．此外,还对应变积累释放模型的应用前提条件进行了必要的讨论,并对模型结果中可能出现的问题给予一定分析．     

由GPS观测结果推导中国大陆现今水平应变场

以中国大陆及周边近400个GPS测站的水平运动速率为基础,给出了现今地壳水平应变场结果表明：①中国大陆水平应变为西强东弱,剪应变数值大于正应变数值(绝对值),应变量级一般为10-8/a,局部区域达到10-7/a,但应变分布不均匀;②南北向应变最突出的部位为中国西南部西段的喜马拉雅条带、西北部的36N~42N段及柴达木断块的北缘;③东西向应变西边缘变化最大．此外,由西向东还具有正负交替的变化特征;④REN(东-北向剪切应变)与Rmax(最大剪切应变)数值较大的区域分别是喜马拉雅条带、西北部的36N～42N段、柴达木断块的西部、川滇菱形块体,以及阿拉善、祁连及塔里木断块的交界区;⑤青藏块体周边以面收缩为主,内部则以面膨胀为主．其以北的地区以面收缩为主．西界数值最大,东部数值最小(除燕山构造带外);⑥西部西区主压应变为南北向,主张应变为东西向．西部东缘区主压应变为近东西向,主张应变为近南北向．川滇菱形块体主应变的方向发生了很大的变化,北部地区为东西压南北张,南部地区则恰好相反;⑦中国大陆的应变模式可能是断块模式与连续模式的组合．此外,小尺度优势应变可能是剪切应变．造成上述结果除与印度板块的碰撞及边界耦合有关外,还与深部物质的活动及地壳介质的物性有密切的关系．必须指出,由于GPS测站在空间上分布的不均匀性,那么,由此而来的应变场,其应变尺度也不一样．     

基于GPS速度场的四川地区1999～2018年应变场特征演化分析

基于1999～2018年GPS水平运动速度场数据,解算并分析了四川“Y”形构造区各周期网格速度场、地壳应变率场,并讨论了近20年尺度的地壳应变场演化过程。研究表明：1）2008年汶川地震前1999～2007期GPS速度场相对稳定,整体“Y”型构造区地壳运动变化不大,但汶川地震后龙门山断裂带发生较大变化,由4.0 mm/a增至10.0 mm/a。2）1999～2007年,整个四川“Y”型构造区应变场演化特征微弱,而汶川地震之后的两个周期,最大剪应变自龙门山山前断裂向西到汶川一带,形成了由高到低、平行于龙门山断裂带走向的高密度梯度带。龙门山断裂带以ES或EES向的主压应变为主,其量值变化范围为 5.0×10-8 /a～12.0×10-8 /a;鲜水河断裂由震前主拉应变,改为震后近EW向的主压应变特征。面膨胀结果则显示龙门山断裂带由震前低密度梯度带瞬间变为平行于龙门山断裂带走向的高密度变化区。3）2008年汶川地震和2013年芦山地震是最为重要的时刻分割点。近20年的应变率场变化,更似一个“时间—地壳构造运动”的大轮回,目前四川“Y”型构造区整体处于2008年汶川地震前较为稳定的活动周期。龙门山断裂带仍值得我们做出更为深入的研究。     

大直径灌注桩的桩身完整性检测

桩身完整性检测的目的是查明桩的完整性,查清缺陷及其位置,以保证工程质量,不遗留事故隐患。常用的高、低应变,声波透射法三种动力测试方法在大直径灌注桩中所具有的特性及三种测试方法互为验证、多角度的分析研究可综合评价桩身完整性。     

二维横向各向同性介质中人为边界反射的吸收——差分法弹性波场模拟

本文对有限差分法弹性波场三分量正演模拟中遇到的人为边界反射问题进行了研究,分别获得2-D横向各向同性介质中U_x,U_z,与U_y位移分量模拟时的边界吸收条件.从吸收边界上反射系数与入射角之间的关系可以说明,本文提出的边界吸收条件的吸收能力比较强.     

不同参考面块体应变计算公式的对比分析

通过对不同块体应变计算公式的分析,利用模拟数据作为输入、采用经典平差方法求解应变参数并评定精度,进而对比不同参考面块体应变计算公式的差异。同时对小样本和大样本模拟数据应变计算结果进行统计分析。结果表明,平面公式与球面公式计算结果的差异与计算区域的大小有关,由投影误差决定,与点位的纬度分布没有必然的联系。因此,在小区域进行应变计算不会因为公式不同而导致结果的系统性差异。     

人工神经网络模型在地学研究中的应用进展

近年来,随着人工神经网络（ANNs）自身技术的不断完善,应用ANNs模型成功解决各类地学问题的案例大量出现。通过对其发展历程进行分析发现,20世纪80年代末国际地学分析中已开始融入ANNs技术,国内则滞后 1～2年。在地学分析中使用的各类人工神经网络类型中,BP模型应用最广,占到85％以上。在10余年的应用过程中,虽然地学的各个分支学科都移植了一种或数种ANNs模型作为其分析工具,但水文、地质、大气、遥感等领域应用较为广泛。传统地学定量分析中的单变量或多变量预测成为人工神经网络地学模型的主要应用客体。同时,诸如模式识别和过程模拟等也是ANNs模型求解的对象。目前,随着建模经验和知识的积累,地学ANNs模型的发展呈现出多种技术综合集成的态势,遗传算法、小波转换、模拟退火算法以及模糊逻辑等方法与ANNs模型融合,成为解决地学分析中非线性问题的利器。     

膨胀土边坡非饱和渗流及渐进性破坏耦合分析

膨胀土边坡受降雨影响产生膨胀变形,是典型的非饱和土多场耦合问题。为探究降雨入渗对其渐进性破坏的失稳过程,基于饱和-非饱和渗流理论、膨胀土弹塑性本构关系和应变软化理论,利用应变软化模型、FLAC3D二次开发平台和内置FISH语言,提出了一种综合考虑非饱和渗流、膨胀变形和应变软化的多场耦合数值分析法。结合工程实例,通过该方法探讨了降雨入渗条件下膨胀土边坡非饱和渗流、位移响应及渐进性破坏的变化规律。结果表明：膨胀变形和应变软化受控于非饱和渗流的时空分布,对边坡位移响应过程影响显著,也易导致饱和-非饱和分界带形成剪应力集中区。膨胀土边坡渐进性破坏由局部破坏转变为整体性失稳,其塑性破坏区首先随悬挂型暂态饱和区的变化向坡内扩展,雨后逐渐形成第二条由坡脚向坡顶扩展的滑动带,呈现出多重滑动性和后退牵引式的破坏特征。