唐山地震序列应力触发的粘弹性力学模型研究

根据前人对唐山地震破裂分布、地壳波速和粘性结构的研究,考虑局部应力场、孔隙流体压力和断层附近软介质的影响,计算了唐山地震产生的,投影到后续大余震断层面和滑动方向上的库仑破裂应力变化。结果表明,随后发生的滦县地震和宁河地震均发生在唐山地震产生的库仑破裂应力变化为正的区域。为研究唐山地震、滦县地震和宁河地震对后续小震的触发作用,根据前人对该地区构造应力场和地震破裂分布的研究,假定构造应力量值为10 MPa,求得了震源附近各处可能的小震震源机制。将上述3次地震产生的应力变化投影到可能的小震破裂面和滑动方向上,发现唐山地震、滦县地震和宁河地震产生的正库仑破裂应力变化的ldquo;蝴蝶rdquo;形分布与后续小震发生的空间分布具有较好的一致性,95%的余震发生在库仑破裂应力变化增加的区域,说明唐山地震序列中前面的大震对后续小震的发生起到了调制作用。该研究结果对大震后余震的危险性快速评估具有一定意义。如果大地震发生后能够快速确定详细的破裂分布和震源区域详细断层及滑动特性资料,本文方法可用来预测未来大余震的发震位置。      

汶川地震后中下地壳及上地幔的粘弹性效应引起的应力变化与芦山地震的发生机制

采用多层粘弹性模型计算了2008年5月12日汶川Mw7.9地震对周围地区尤其是龙门山断裂带南段的影响,结合地震活动性分析,探讨了2013年4月20日芦山Mw6.6地震的发生机制,并对沿龙门山断裂带芦山地震与汶川地震之间的地震空段进行了分析.计算结果表明,由于下部地壳及上地幔的粘弹性效应,芦山地震震源处对应的汶川地震同震库仑应力变化(△CFS)为-0.1bar以下量级,其后随时间逐渐增加,在芦山地震前增加到了0.4bar(有效摩擦系数为0.4)或0.6bar(有效摩擦系数为0.2)以上.这表明,芦山地震的发生与汶川地震的非弹性触发密切相关.芦山地震与汶川地震之间的地震破裂空段存在1970年大邑M6.2地震的库仑应力阴影区(下降区),汶川地震及芦山地震未能使阴影区发生根本变化,因此,如没有其他不可知因素,该空段短期内整体发生破裂,引发大地震的可能性不大.     

粘弹性地基中有限长桩横向受迫振动问题解析解

基于动力Winkler模型(BDWF)对粘弹性地基中有限长桩的动力响应进行求解,得到了其在桩顶受水平循环荷载作用下的简单形式的时域解析解。通过迭加原理得到了半正弦激振条件下的瞬态解析解,经过简单的数学运算得到了桩头动力阻抗系数。通过对稳态激振时幅频曲线和相频曲线的分析,讨论了桩侧土阻尼系数和刚度系数对共振频率和共振峰值的影响规律。并讨论了桩底边界条件对水平动力响应的影响。本文为单桩的动力分析提供了一种简单的解析分析方法,可为工程设计提供初步参考。     

岩石粘弹性非定常蠕变方程的参数辨识

近年来,由于力学试验手段和技术的迅速发展,岩石的流变试验的研究也取得了极大的进展。在此基础上,不少学者开始着手探索基于试验结果分析来建立非线性的粘弹性本构模型。作者在页岩蠕变试验数据的基础上,分析了岩石粘弹性变形随应力水平不同和时间发展的变化规律。从元件型本构方程出发验证引入非定常参数的必要性。建立了一维情况下非定常粘弹性模型的蠕变方程,通过理论计算结果与试验结果的对比,发现非定常粘弹性模型比定常粘弹性模型更为准确的反映了岩石的粘弹性变形性能。     

土工格栅蠕变特性的试验研究及粘弹性本构模型

土工格栅的蠕变特性是影响土工格栅加筋支挡结构长期工作性能的重要因素。通过实验室内蠕变试验,针对不同荷载和温度组合,对土工格栅的蠕变特性进行了对比试验。通过对试验结果的综合比较,详细地分析了土工格栅载荷-应变等时曲线、蠕变曲线及松驰曲线的变化特征,由此并基于粘弹性理论提出了能够反映土工格栅蠕变特性的粘弹性本构模型,提出了模型参数的合理确定方法。并通过模型预测与试验结果的对比论证了所建议粘弹性本构模型的可靠性     

裂隙蠕变的稳定性准则

介绍了最小耗能原理及其建立材料强度准则的一般步骤,在强度准则通常为能量蓄积程度表达式这一前提下,从最小耗能原理出发,利用线粘弹性断裂理论推导了裂纹蠕变的稳定性准则。为对比起见,将线弹性断裂理论的应变能密度因子断裂判据直接推广到粘弹性状态,得到了与最小耗能原理相同的稳定性准则表达式,并分析了几种流变材料中裂纹蠕变的长期稳定性。     

Seismic Properties of Anita Bay Dunite: an Exploratory Study of the Influence of Water

As a pilot study of the role of water in the attenuation ofseismic waves in the Earth's upper mantle, we have performeda series of seismic-frequency torsional forced-oscillation experimentson a natural (Anita Bay) dunite containing accessory hydrousphases, at high temperatures to 1300°C and confining pressure(P_c) of 200 MPa, within a gas-medium high-pressure apparatus.Both oven-dried and pre-fired specimens wrapped in Ni–Fefoil within the (poorly) vented assembly were recovered essentiallydry after 50–100 h of annealing at 1300°C followedby slow staged cooling. The results for those specimens indicatebroadly similar absorption-band viscoelastic behaviour, butwith systematic differences in the frequency dependence of strain-energydissipation Q^–1, attributed to differences in the smallvolume fraction of silicate melt and its spatial distribution.In contrast, it has been demonstrated that a new assembly involvinga welded Pt capsule retains aqueous fluid during prolonged exposureto high temperatures—allowing the first high-temperaturetorsional forced-oscillation measurements under high aqueousfluid pore pressure P_f. At temperatures >1000°C, a markedreduction in shear modulus, without concomitant increase inQ^–1, is attributed to the widespread wetting of grainboundaries resulting from grain-scale hydrofracturing and themaintenance of conditions of low differential pressure P_d =P_c – P_f . Staged cooling from 1000°C is accompaniedby decreasing P_f and progressive restoration of significantlypositive differential pressure resulting in a microstructuralregime in which the fluid on grain boundaries is increasinglyrestricted to arrays of pores. The more pronounced viscoelasticbehaviour observed within this regime for the Pt-encapsulatedspecimen compared with the essentially dry specimens may reflectboth water-enhanced solid-state relaxation and the direct influenceof the fluid phase. The scenario of overpressurized fluids andhydrofracturing in the Pt-encapsulated dunite specimen may havesome relevance to the high Q^–1 and low-velocity zonesobserved in subduction-zone environments. The outcomes of thisexploratory study indicate that the presence of water can havea significant effect on the seismic wave attenuation in theupper mantle and provide the foundation for more detailed studieson the role of water. KEY WORDS: seismic wave attenuation; water; dunite; hydrous mineral; shear modulus; viscoelasticity; olivine; grain-scale hydrofracturing     

大型地下储油洞粘弹性稳定性分析

在大型地下岩洞中储油是世界各国石油战略储备的重要方式之一。随着我国石油进口量的不断增加,建造大型地下储油洞库无疑是一种综合经济效益良好的方案。针对大型地下水封储油岩洞库的工程特点,利用数值模拟方法对储库洞群中各洞室的开挖施工顺序进行了仿真模拟计算。通过对3种可能的施工方案所引起的地表变形、洞周关键位置的变形以及应力场和位移场的分布规律对比分析,比选出了洞群中各洞室较优的开挖先后顺序。对筛选出的较优方案进行了施工过程与粘弹性稳定性分析模拟,给出了考虑岩体流变特性时油库的变形规律特点,并对大型地下油库的强度及长期稳定性进行了分析评价,所得结论对地下储油库的开挖施工有一定的参考价值。