饱和珊瑚砂体应变发展模式与预测模型试验研究

珊瑚砂具有较好的排水条件,地震、波浪荷载作用下饱和珊瑚砂产生的排水变形易引起海床和附近结构物的破坏。利用GDS循环三轴仪,针对南沙岛礁饱和珊瑚砂试样进行了一系列循环排水加载试验,以探究细粒含量FC、相对密度D_r及循环应力比CSR对饱和珊瑚砂变形特性的影响。试验结果表明,饱和珊瑚砂的累积体应变ε_(vp)的发展速率和变形程度随FC、CSR的增大而增大,随D_(r)的增大而减小。饱和珊瑚砂ε_(vp)-N关系曲线呈现出循环平稳和循环蠕变两种发展模式。引入潜在破坏系数DP表征FC对ε_(vp)发展模式的影响,建立了DP×CSR-D_(r)框架的饱和珊瑚砂体应变发展模式评价方法。为表征FC及D_(r)对饱和珊瑚砂ε_(vp)-N关系曲线的影响,引入了骨架孔隙比e_(sk)*,发现两种发展模式下ε_(vp-s)与e_(sk)*均存在良好的相关性,遂建立了排水循环加载条件下饱和珊瑚砂的体应变发展模型,可以较好地预测饱和珊瑚砂的累积体应变发展规律。

细粒含量和相对密度对饱和珊瑚砂体应变发展特性影响试验

随着珊瑚岛礁基础设施建设的不断发展,其工程应用的安全性已成为学术界重点关注的问题。通过系列排水循环三轴试验,探究细粒含量F_(c)和相对密度D_(r)对饱和珊瑚砂变形特性的影响。试验表明:F_(c)和D_(r)均会显著影响累积体应变ε_(vd,ir)^(N)(N为加载过程中的循环次数)和动弹性模量E_(d,N)的发展。当0%≤F_(c)≤30%时,不同工况下试样变形的发展模式依据安定性理论可描述为塑性安定行为。稳态累积体应变ε^(s)_(vd,ir)随F_(c)的增大而增大,随D_(r)的增大而减小;ε^(N)_(vd,ir)的发展速率随F_(c)的增大而增大。此外,F_(c)的增大会导致初始动剪切模量E_(d,l)和稳态动弹性模量E_(d,s)产生一定幅度衰减,引入无量纲参数相对动弹性模量E_(r),发现E_(r)的增长速率随F_(c)的增大而增大,但几乎不受D_(r)的影响。基于二元介质理论引入等效骨架孔隙比e^(*)_(sk),鉴于稳态累积体应变ε^(s)_(vd,ir)、E_(d,l)和E_(d,s)均与e^(*)_(sk)存在相关性,建立饱和珊瑚砂ε^(N)_(vd,ir)/ε^(s)_(vd,ir)和E_(r)与e^(*)_(sk)相关的预测模型,结合文献中数据进一步验证模型的适用性。

体应变仪传感器更换前后数据关联性分析

从一致性和相关性等方面对宿迁地震监测中心站体应变仪传感器更换前后两组观测资料进行对比分析。研究两组数据之间的关联性发现,新体应变仪观测系统稳定,观测数据可靠,与原体应变仪历史数据具有高度的一致性和相关性。体应变仪传感器更换前后两组数据可作为连续关联系统的整体数据用于该区域地壳应变场研究。

温泉体应变观测数据不同频段影响因素及特征

定点形变观测值序列包含的信息有来自地球内部的应力积累和来自地球外部的因素影响,数学物理内涵丰富。基于形变测值序列综合性与可分性的特点,将温泉体应变、气温、水位、气压进行频域分析,然后将时间序列值分解,研究温泉体应变不同频段的影响因素,结果表明:(1)气压对温泉体应变的影响主要有2~4小时和1~2个月之间的月波两个频段;(2)水位为温泉体应变年周期频段的主要影响因素,且它们之间的相位差约为29天;(3)固体潮为影响温泉体应变半日波、日波频段的主要因素。

宽城台体应变更换探头前后观测资料对比分析

通过对宽城台体应变观测系统更换探头前后的资料进行比较分析,旨在评估探头更换对观测系统稳定性和数据准确性的影响。相对噪声水平计算、M_(2)波潮汐因子相对中误差计算和功率谱密度特征分析等多方法研究结果显示,探头更换后,体应变的相对噪声水平增加,M_(2)波潮汐因子中误差增加3倍,时频分析结果也表明噪声水平提高,统计指标变化显著,这些变化表明探头更换可能会导致观测系统的稳定性和资料准确性降低。该研究结果对于台站在进行探头更换时采取有效措施,以减小其对观测数据准确性的影响有一定的参考意义。

平原M5.5地震前后体应变异常变化分析

徐州地震台体应变观测数据在平原M5.5地震发生前记录到异常现象,该异常一直持续至菏泽M2.6地震发生后恢复正常。异常时段与2次地震的发生高度吻合。对体应变地震前后观测数据采用精度分析、差分分析、体应变分钟值异常分析、小波分析等方法进行处理后认为,徐州台体应变数据的震前异常变化与地震有关。

榆树沟洞体应变观测质量及干扰因素浅析

选取榆树沟洞体应变2018—2022年的观测数据,分析日变、年变形态及影响数据质量的因素。采用连续率、完整率、年零漂、噪声水平和潮汐因子相对中误差等指标评价数据质量,分析气压、水位等自然因素及人为因素对数据的影响。研究结果表明,榆树沟洞体应变仪运行连续率、完整率较高,年零漂较小,噪声水平较低,数据精度较高;NS和NE分量精度优于EW分量;影响榆树沟洞体应变仪观测数据质量的因素主要有气压、水位、大风、仪器故障等。

非均等固结条件下饱和软黏土体应变特性试验研究

研究土料的动力特性对土石坝抗震设计具有指导作用。以卢旺达某水电站心墙黏土为工程依托,开展了一系列复杂初始固结条件下循环排水三轴试验,研究了固结比K_(c)、有效围压σ′_(c)和循环加载剪应变幅值γ_(a)对土体累积体应变ε_(vd)的影响。研究结果表明:小应变幅值循环加载条件下,ε_(vd)与γ_(a)线性相关,相同固结条件下ε_(vd)/γ_(a)发展均具有良好的一致性;σ′_(c)与K_(c)对体应变的影响与土体结构性相关,σ′_(c)与K_(c)越大,相同振次下体应变越小。另外,试验结果表明,Martin等提出的体变增量模型能较好地描述本试验中软黏土的体变发展。

汶川大震时福建四种观测系统的体应变响应分析

采用福建省有关观测点的井水位、地震仪、体应变仪与伸缩仪的分钟值观测资料对福建地区对2008年5月12日四川汶川8.0级大震的体应变响应进行了计算,计算结果表明,由井水位、体应变仪与伸缩仪所得到的对汶川大震的体应变响应的振幅为10^(-7)～10^(-8),而由地震仪所得到的体应变响应要比前者大1个数量级;并对此差异进行了分析。

榆树沟地震监测站洞体应变仪观测异常核实

2023年3月6日至4月28日榆树沟地震监测站洞体应变仪NE分量测值出现拉张速率变缓的异常趋势。现场异常核实后确定仪器状态正常,除附近水库水位上升外,环境无明显变化。通过绘制潮汐因子相对中误差曲线发现,仪器状态稳定,精度较高。进行R值检验发现,NE分量测值预报效能不高。为进一步判定异常变化来源,对比同站点其他仪器的数据情况,发现异常变化时段其他仪器测值也有相似速率变化,因此认为异常变化可能来自相同影响因素。采用气温、气压、洞温、水位等数据,利用相关性分析等方法,对可能存在的干扰因素进行对比分析。结果表明,从长趋势来看,洞体应变仪NE分量测值与水位间高度负相关,数据异常变化时段水位出现快速反向变化,此时洞体应变仪NE分量测值与水位间呈高度正相关,水位反向变化可能导致洞体应变仪NE分量测值拉张速率变缓,因此认为异常变化为水位干扰,而非地震前兆异常信号。

抽水对体应变的干扰及其消除方法

通过对北京昌平台Ｓａｃｋｓ体应变和气压、水位及抽水资料的综合对比分析，较系统地论述了抽水对体应变年变、月变和日变的干扰作用，并探讨了消除干扰的方法。结果表明，去掉干扰后的体应变曲线与１９８９年大同等地震存在一定的对应性。本文在研究体应变的同时，也研究了地下水位的变化，并比较了二者的异同。

基于混合物理论的饱和介质体应变本构模型

为解决饱和多孔介质的建模问题,采用工程混合物理论建立了饱和多孔介质体积本构理论框架。首先,假定多孔固相与流相基质体积变形功相互独立,采用Terzaghi有效球应力、孔压和流体基质压力作为本构模型的应力状态变量,获得了固相、固相基质和流相基质体应变的余能表达式。其次,根据Lade和de Boer模型试验测试数据,建立了加卸载阶段饱和多孔白塞木立方体流固两相体积本构方程,推导了固相体积切线模量、Biot切线系数和流相Biot切线模量等力学参数计算公式;分析了加载阶段固相体积切线模量、Biot切线系数、流相Biot切线模量等力学参数随Terzaghi有效球应力和孔压的变化规律。最后,根据本文体积本构模型和静力平衡方程建立了饱和多孔介质的1维固结方程,数值分析了饱和多孔白塞木立方体的固结特性,获得了固结度和沉降随时间的变化曲线。研究表明:固相体积切线模量随Terzaghi有效球应力的增大而增大,随孔压u的增大而减小。Biot切线系数介于0.42~0.95之间,随Terzaghi有效球应力和孔压的增大而减小。流体Biot切线模量随Terzaghi有效球应力的增大先减小后增大,随孔压增大而减小。孔压切线系数在大多数情况下小于1.0。考虑固相基质变形时饱和多孔介质的初始孔压不等于外荷载,因此饱和多孔介质在外荷载作用下存在瞬时沉降。本文的建模方法可用于非线性饱和多孔介质的建模和数值分析工作。

漳州地震台伸缩仪和体应变仪同震响应分析

对同一地震所激励的伸缩仪和体应变仪的体应变响应进行了对比分析,结果表明,这两个观测系统所记录到的是叠加在体应变固体潮背景上的一种振荡衰减变化。这两个系统分别对发生在印尼、中国台湾和福建的几次远震、地方震和近震作出了不同程度的响应。体应变响应幅度约为10-7～10-9,并且体应变仪的响应幅度大于伸缩仪的。同一观测系统的响应幅度与地震能量成正比,响应延迟时间与震中距成正比。

福建省钻孔体应变同震响应分析

通过福建省4个钻孔体应变仪对印尼强震的同震响应波对比分析,研究了福建省体应变变化特征,得出体应变幅度与震级成正比、响应延迟时间与震中距成正比的结论,进一步探讨了福建省各台站对印尼远强震的体应变变化特征及其与断层性质的关系。