静态应力扰动对走滑断层阶区附近地震破裂传播影响的二维数值模拟

动态破裂在走滑断裂带上阶区附近的传播能力控制了地震破裂的可能规模,而非均匀应力场对动态破裂的传播有显著影响。在本研究中,我们通过整合动态破裂模型和静态应力扰动模型,构建了走滑断层上的非均匀应力场,对走滑断层阶区附近前次动态破裂所产生的静态应力扰动对后续破裂传播行为的影响进行了二维动态破裂模型研究。模拟结果表明,当考虑到走滑断层上的地震复发行为时,即使前序地震破裂传播被阶区所阻挡,其所产生的静态应力扰动也可显著提升下次地震跨该阶区传播的能力。另外,不同的初始均匀应力使得动态破裂能够跨大致相同宽度的阶区传播。较大的应力降或者较小的断层强度比(S)能够使得动态破裂在相对较宽的阶区上传播。因此,在研究走滑断裂带不同分段的级联破裂模式时,需要考虑前序地震所造成的静态应力扰动影响。

强震作用下崩滑危岩体模型试验滑面材料配比研究

研究强震作用下崩滑危岩体模型的滑面相似材料配比可为软弱夹层的模拟提供理论依据。基于正交试验设计方法,选用石英砂、滑石粉、黄土、甘油、水5种材料,设置石英砂与总质量之比、滑石粉与黄土的质量之比、甘油和水与总质量之比、甘油与水的质量之比4个控制因素,通过剪切试验获取黏聚力和内摩擦角两个力学指标,利用极差分析法和方差分析法研究相似材料的配比,由多元线性回归方程求解拟合值。结果表明:拟合值和试验值具有较高的相似度;内摩擦角、黏聚力作为主控因素,随着石英砂与总质量之比的增大分别增大、减小;作为次要因素,黏聚力随甘油和水与总质量之比的增大而减小;滑石粉与黄土的质量之比对黏聚力具有较大影响,而对内摩擦角影响则极小。

基于时程分析方法的黏滞阻尼减震结构附加阻尼比计算研究

附设黏滞阻尼器后结构的附加阻尼比是进行减震结构设计的关键。基于目前计算附加阻尼比时应用得十分广泛的时程分析方法进行研究,首先从基本理论出发,分析基于特征向量法的快速非线性分析(FNA)方法、Ritz向量法的FNA方法、直接积分方法以及与3种计算方法对应的能量比法在附加阻尼比计算时所面临的主要问题及重要参数设置;然后通过一单自由度体系的振动台试验测试结果与各种计算方法的数值模拟结果进行对比分析,得到较为适合的附加阻尼比计算方法;最后将研究成果应用于实际工程结构,进一步验证所推荐方法和参数设置的正确合理性。研究旨在为今后广大一线减震设计工程师计算较为真实的附加阻尼比提供重要参考。

桩-土相互作用弹簧对倾斜液化场地-群桩-上部结构体系的影响

桩-土-上部结构体系的动力相互作用是一个复杂的过程,尤其是在倾斜液化侧向扩展流动(侧扩流)场地中,由于地震过程中场地产生地面永久大变形,桩土间有可能产生错动滑移与开裂等非线性反应,因此桩-土相互作用模拟至关重要。为了探究桩-土非线性接触对倾斜液化场地-群桩基础-上部结构体系动力响应的影响,本文基于OpenSees分别建立了考虑桩-土相互作用弹簧和桩土结点之间直接绑定的有限元数值模型。结果表明:考虑桩-土相互作用Pyliq弹簧时,土体加速度幅值略微降低,桩基对土体的约束明显变弱,土体残余位移增大。同时,具有Pyliq弹簧的模型能较好地模拟桩的曲率响应,而采用桩土结点直接绑定的模型高估了桩顶曲率,进而无法准确估计桩基抗弯最不利位置。桩-土相互作用弹簧对上部结构动力响应的影响较小。

1999年中国台湾集集M_(W)7.6地震跨断层场地相对运动

为了获得近断层地震动准确的残余位移信息,提出了一种变步长网格搜索地震动基线校正方法。首先基于1999年我国台湾M_(W)7.6集集地震强震动数据,探讨了近断层地震动的位移特征,然后通过地震动时程初始时刻的校正获得了集集地震多组上、下盘台站之间的相对运动时程数据,分析了分别靠近断层上、下盘场地之间相对运动的位移时程特征。结果显示:近断层地震动的滑冲效应显著,断层的平均滑冲速度可高达1.4 m/s;断层两盘间的相对运动类似于近断层地震动的运动特征,且幅值更大;近断层的残余位移约是断层两盘间最大相对位移的80%.

Research on High Precision Borehole Temperature Measurement Technology

From 2019 to 2021,China Seismic Experimental Site has built twelve 300 m deep well multi-measurement comprehensive observation stations in the cross-fault area of the Aninghe-Zemuhe fault zone,integrating BBVS120 very broadband borehole seismometer,RZB four-gauge borehole strainmeter and geothermometer with resolution up to 0.0001℃.The borehole diameter is 150 mm and the inner diameter of the sleeve is 130 mm.The multi-item integrated observation system is divided into two parts:underground and surface.The downhole part is mainly composed of sensor and power supply signal isolation.

饱和砂土液化研究新进展

首先对20世纪90年代以前有关饱和砂土液化的研究工作进行了简要回顾,然后重点对近期液化的离心机实验研究、液化引起的地面大位移及对结构物的破坏等进行了综述。同时也对液化的判别方法、粉砂液化、静态液化等进行了评述.认为今后的研究重点是液化引起的地面大位移及对结构物的破坏等,其中涉及到结构与土的耦合问题、流变体(液化区域内的砂土)和固体(未液化区域的砂土)耦合及演变的问题,需要多学科(岩土力学、数值分析、流体力学、结构力学等)的研究人员共同研究.其中,液化前后的土体本构关系是需要研究的核心内容。今后需利用离心机实验、现场原位实验开展工作,并进行相关实验技术研究工作。

典型构造微破裂集结的实验研究

通过大理岩破裂实验 ,考察了典型构造中微裂纹的演化、集结的过程和特征 .根据损伤理论 ,分析了构造对微破裂演化的控制作用 .根据微破裂集结临界条件的相似原理 ,认为这些特征可以类推到公里尺度 ,它们有助于解释地震中短期阶段的前震或广义前震分布 ,作为地震前兆的一次效应 .其它物理效应为二次或三次效应 .微破裂集结时局部密度突然加大 ,有助于解释部分前兆记录突跳现象 .非集结部分出现部分微裂纹愈合 ,密度反向变化 ,有助于解释一些前兆记录在短临阶段记录中出现反向的现象 .考察了不同构造的不同部位微破裂萌生和演化的范围差异 ,这些差异有助于解释不同地质构造孕震区域的孕震过程 ,从而可解释板缘和板内地震前兆记录的差异 .这种差异可能被不同观点学者分别引用 ,以论证地震是否有前兆记录的问题 .然而 ,在考察不同地区的前兆记录时 ,必须注意不同地区的地质背景 .

地震模拟振动台三状态控制的研究

采用三状态反馈控制和三状态顺馈控制可提高地震模拟振动台（振动台）系统加速度响应频宽，增强系统稳定性应用极点配置原理设计了振动台的水平向和垂直向激振系统的三状态控制器．由于三向六自由度振动台水平向和垂直向激振系统的参数不同，因此三状态控制器的结构和参数也不同．对水平向激振系统，由于其液压固有频率较低，采用二阶补偿改善系统的频率特性；对垂直向激振系统，由于其液压固有频率与要求的系统频宽相近，采用一阶补偿改善系统的频率特性．

地震模拟振动台技术在中国的发展

地震模拟振动台是开展抗震研究的重要试验设备,国内外发展迅速。对国内振动台的发展历史、建设情况、性能指标、控制算法、试验技术研究进行了调研、总结、对比和分析评述,给出了国内典型振动台的台面尺寸、承载力、工作频率和最大加速度等功能指标,总结了振动台的建设现状和发展趋势,对比分析了不同控制算法的优缺点;对国内典型的振动台试验、试验仿真材料进行归纳对比,给出国内已完成振动台试验的结构类型、缩尺比例、模型材料选择;对于振动台的大型化、台阵化、全数字化和网络化控制的发展趋势进行分析阐述,给出高性能振动台的发展方向、技术特征对比和相关研究现状。可供国内外振动台的设计选型、控制技术和试验技术研究参考和借鉴。

模型试验的分离相似设计方法——以锚索格构加固边坡模型试验为例

提出了模型试验的分离相似设计方法,以锚索、格构梁加固边坡振动台试验为例进行介绍。将传统量纲分析法中描述振动台试验各个相关参数之间关系的函数关系式定义为1级特征方程。根据边坡、锚索、格构和地震波特性的不同,将1级特征方程进行分离处理,得到分别用于边坡、锚索、格构和地震波相似设计的2级特征方程。根据每个2级特征方程中参数的重要程度不同,将关键设计参数从2级特征方程中分离出来,组成3级特征方程。根据3级、2级和1级特征方程可以分别推导得到针对边坡、锚索、格构梁和地震波各自的关键参数、相关参数和无关参数相似比,选择关键参数相似比作为模型设计的主要依据,并对试验模型进行了相似设计。解决了按照传统量纲分析法要求,模型试验无法同时满足所有参数相似比要求的问题。

芦山M7.0地震前姑咱台钻孔应变观测异常

芦山M7.0地震前数天,姑咱台YRY-4型钻孔应变仪记录到显著的异常变化。对照异常变化的形态特征,可以首先排除建设楼房、修整操场和开凿隧道等影响。最可能的干扰剩下两个:台站观测院门前的道路施工和水库蓄、放水导致大渡河水位变化。结合实地调查,对比应变和测震观测的相关性、应变和大渡河流量变化的相关性,以及对观测应变变化特征的分析,姑咱台的观测异常不是这两种干扰因素的影响,应该与芦山地震有成因联系。

川滇地区区域地震目录完整性最小震级分析

系统分析了川滇地区 1970～ 2 0 0 1年的区域地震目录 ,给出了川滇地区主要地震活动带 (区 )最小完整性震级的时、空分布。总体而言 ,对于川滇地区地震活动最强烈的 3个区域 ,地震目录的完整性最小震级可取如下震级 :(1)金沙江—红河断裂带及鲜水河—安宁河—小江断裂带所围限的川滇菱形地块 ,1970～ 1981年 2 5级 ,1982年以来 2 0级 ;(2 )金沙江—红河断裂带以西的滇西—滇西南腾冲—龙陵、澜沧—耿马、思普地区 ,1970～ 1981年 3 0级 ,1982年以来 2 5级 ;(3)阿坝区、松潘—龙门山带及名边—马山—昭通带 ,1970～ 1981年 2 5级 ,1982年以来 2 0级。

岩石电阻率变化各向异性与微裂隙扩展方位实验研究

将不同规格的长方体花岗岩标本 ,按事先设计的图案布设多个电极 ,并用抽真空的方法将标本进行水饱和 .然后将标本电极面和相邻面的一小部分 (包括棱 )用防水绝缘胶密封 .用多电极组合法 ,将己布电极组合成不同方向、不同极距的电阻率各向异性测线和电测剖面、电测深测线 .使标本在装有水的承压水箱中 ,沿标本长轴方向受压 ,观测标本电阻率随压力的变化 .在实验中 ,一些标本被压坏 ,出现宏观裂隙 ;一些标本没有被压坏 ,没有被压坏的标本通常压到电阻率出现明显破裂前兆为止 .然后 ,将未压坏的标本测量面显微照相 ,从照片上寻找裂隙的优势方向 ,和被压坏标本的宏观裂隙一起 ,与电阻率各向异性计算结果进行对比 ,实验结果表明 :1裂隙和破碎带通过区域的测点 ,视电阻率变化各向异性结果好 ,4种组合求得的 4个各向异性主轴方向趋于一致 ,且与破碎带方向基本吻合 ;裂隙和破碎带不经过区域的测点 ,或者 4个视电阻率变化各向异性主轴方向不一致 ,或者根本求不出各向异性解 .这后一种情况 ,在裂隙面平行测量面时 ,表现最为明显 ;2显微照相显示的微观裂隙或破碎带的优势方向与电阻率变化最大的各向异性主轴方向基本一致 ;3电测剖面的结果 。

隐伏走滑断层破裂扩展特征的实验研究

通过模拟实验研究了基岩中走滑断层在上覆沉积层中的破裂扩展特征,利用白光数字散斑相关方法分析了沉积层表面变形场的演化过程,重点研究了基岩断层位移和沉积层厚度的影响。结果表明,在沉积层厚度一定的情况下,随基岩断层的滑动,沉积层中围绕断层投影线逐渐形成一个变形带以及由张性破裂和剪切破裂组成的破裂带,基岩断层的位移越大,沉积层中的变形带越宽、变形越强烈;但当基岩断层位移超过某一临界值后,变形带宽度将保持稳定,只是变形随断层位移增加而更集中。对于同样的基岩断层位移,沉积层厚度越大,受基岩断层控制的变形破裂带越宽,即基岩断层的影响范围越大;但当沉积层厚度超过某一临界值时,沉积层的变形发生了变化,沉积层表面并不存在与基岩断层走向一致的变形带,而是发育了较大尺度、与基岩断层走向斜交的张剪性破裂带。实验结果意味着,临界断层位移和临界沉积层厚度对于确定隐伏断层发震产生的地表变形和破坏具有重要意义。

我国超声地震模型试验的理论研究与实践

超声地震模型试验是地球物理模拟研究的重要手段之一，50年代后期，我国开始了超声地震模型试验的研究实践，在40多年的发展历程中，我国的超声地震模型试验在方法理论、研究实践和工程应用上都得到长足的发展，取得了丰硕的成果，成为我国地球物理学研究中的一个重要组成部分．

地震临界点理论的实验研究

按照临界点理论 ,在大地震或岩石等脆性材料破坏发生之前能量会加速释放 (AER) ,这种加速过程呈幂律变化 (power law) .本文通过大尺度岩石破裂声发射实验 ,对这一临界现象进行了研究 .实验分别采用 3种岩石试件 ,并且实现了不同轴压加载历史以及三轴应力状态 ;实验利用声发射技术记录了微裂纹产生和扩展时所释放的弹性能 (声发射 ) ;实验结果证实了临界点理论 ,在不同的实验条件下 ,岩石材料在受压破坏之前弹性能会出现明显的加速释放过程 .本文还对使用AER预测中期地震进行了初步研究 .

渤海及其邻区的地震层析成像

由渤海周边地区地震台网记录的P波到时进行层析成像研究,得到了该地区地壳、上地幔速度图像的新信息.结果表明:1.渤海湾内地壳薄,是Moho面上隆的中心.2.渤张断裂由几段相接而成,属壳内断裂.3.该区岩石层厚度变化显著,渤海内为110km,燕山地区大于180km.渤海湾内上地幔盖层速度是研究区内最高的,最大值为8.45km/s,其岩石成分是高密度物质.这是该区呈现高重力异常的缘由.4.渤海内庙岛西部中地壳有一近似圆状的低速体,渤海内强震以及近期地震活动沿其周边展布,那里是高、低速块体的交界部位.研究区内其它地区的强震一般也发生在地壳中高速块体的边侧,或高速块体与低速块体的交界位置.

巴颜喀拉块体强震动力学过程数值模拟

以青藏高原为目标采用弹性体本构关系,模拟印度板块持续向北推进、挤压对巴颜喀拉块体及邻区的影响.通过降低强震发生位置处单元弹性模量的方法,模拟1900年以来发生在巴颜喀拉块体及周缘MS≥7.0强震,计算序列中前面地震对后续强震的影响.模拟结果表明:①巴颜喀拉块体背景场应力水平大致与块体西部等效应力同等大小,自西向东逐渐递减,巴颜喀拉块体西部和中部等效应力从南向北逐渐递减,东部地区等效应力比较低;②模拟的14次地震序列中,有8次发生在前面强震所引起的等效应力增大的区域内,2次发生在等效应力增大和减小的过渡区域内,3次发生在等效应力减小的区域内;③从强震序列所引起的应力相互作用看,历史地震对1970年以来发生的地震影响结果为:历史地震加速了1973年亦基台错、1997年玛尼和2001年昆仑山口西地震的发生,昆仑山口西地震对汶川地震的影响较小,汶川地震对玉树地震的发生不具有加速触发作用.

模拟引潮力作用下的岩石破裂特征──加卸载响应比理论的实验研究之一

根据加卸载响应比理论，选用纵波速度作为响应参数，在实验室内，在模拟构造应力和引潮力的共同作用下，使岩石失稳破裂．在整个过程中测量纵波在岩石中的走时或速度，发现加卸载响应比Ｙ的值，在系统稳定时近于１；而在失稳前，逐渐增加，最大可达到１０．实验结果和理论预测曲线非常相近．认为可用纵波速度的响应比来表示岩石系统的稳定程度．