川滇主要断裂带应力应变积累速率的三维有限元模拟:初步结果

川滇地区构造活动强烈,活动断裂众多,强震活动频繁.了解主要活动断裂的应力应变积累速率对于评估该区的长期地震危险性具有重要参考作用.本文新建立川滇地区及其主要活动断裂的三维黏弹性有限元模型,其中考虑了该区的岩石圈结构分层以及介质在水平和深度方向的不均匀性;采用1996—2018年的平均GPS水平速度场约束模型的侧边界,同时考虑川滇地块深部介质的拖曳力过程,模拟计算了构造加载作用下模型的动力学响应——区域变形特征和断裂的应力积累速率.模拟的位移场能很好拟合GPS观测的速度场,模拟的水平主应力方向在川滇块体和华南块体西缘与地震震源主应力方向相符,反映所建模型与模拟结果有较好的可信度.尝试将模拟的应力积累速率与基于GPS/GNSS观测的应变速率相结合,计算能反映区域地壳应变积累程度的弹性应变能密度分布;讨论了主要断裂带的背景应力、弹性应变能密度和库仑应力积累速率与M≥6.0地震发生的关系.结果显示除了模型边界附近的应力奇异地带外,川滇其余地区1996年以来M≥6.0地震大多数发生在模拟应力积累速率高或次高的断裂带(段),以及弹性应变能密度积累速率中偏高的断裂带(段).在模拟的背景应力速率高而且库仑应力增长快的龙门山断裂带南段和鲜水河断裂带最南段,分别在本文写作和定稿阶段发生2022年6月1日四川芦山M6.1地震和2022年9月5日四川泸定M6.8地震.认为研究区具有类似高或者次高的模拟应力和弹性应变能密度积累速率、但至今无强震发生和记录的断裂带(段),潜在的地震危险性需要关注.

走滑断层几何结构复杂区对地震破裂传播影响的研究回顾

活动走滑断裂带上强震频发,对几何结构复杂区及其导致的分段破裂模式开展研究对于评估区域潜在地震的最大震级具有重要意义。文中从野外地质调查和数值模型研究2个方面入手,对走滑断层上地震破裂行为中的几何结构、断层分段和级联破裂等相关研究进行回顾总结。野外地质调查发现,走滑断裂带上广泛存在的断层几何结构复杂区可能会终止地震破裂的传播。前人基于地表破裂带野外调查,给出了走滑断裂带上几何结构复杂区对地震破裂方式的影响,以及这种影响程度的统计分析结果。另一方面,与断层动态破裂过程相关的数值模拟研究,不仅从动力学角度展示了断层几何结构复杂区对断层动态破裂传播的控制作用,还表明初始应力、岩石介质性质等其他因素也影响了断层动态破裂的传播。在研究程度较高的中国地震科学实验场区,基于断层探测、地球物理场密集观测和高性能计算的3D动力学模拟有望进一步深化对区域复杂断层系统中破裂行为的认识,并为判定区域最大潜在震级提供帮助。

基于深度学习的2D-3D地下密度异常体反演方法

地下密度异常体反演需要由二维数据反演三维结果,为了高效、高精度地反演地下异常体的位置及密度信息,本文提出2D-3D InvNet深度学习反演方法.方法的编-解码器结构,在编码阶段利用二维卷积网络结构提取地表重力异常及重力梯度异常数据信息,解码阶段利用三维卷积网络结构恢复异常体地下形态,实现了二维和三维网络结构的结合.为了精确地反演异常体密度,提出利用加权均方误差(WtdMSE)作为损失函数,同时为了更好地评估反演结果,引入核密度函数作为评价手段.与均方误差(MSE)相比,利用WtdMSE作为损失函数对异常体密度的反演结果更为准确,异常体所在区域的密度误差减少50%以上.对理论样本的反演结果表明,2D-3D InvNet在准确反演异常体地下位置的同时,也能给出准确的密度信息.应用此方法对西澳大利亚Kauring地区实测数据进行反演,我们成功获得了此区域地下异常体的密度分布.理论与实际应用结果表明,2D-3D InvNet深度学习方法稳定且具有较强的泛化性能,能在无需规定限制条件的情况下快速获得准确的反演结果.

高吞吐量低时延太赫兹超高速无线网络MAC接入协议

针对现有能够应用于太赫兹超高速无线网络的能量和频谱感知的媒介接入控制(energy and spectrum-aware media access control,ES-MAC)及IEEE802.15.3c协议存在的时隙申请量未及时更新、超帧结构不合理及分配时隙时未合并同一对节点之间的时隙请求等问题,提出了一种高吞吐量低时延MAC(high throughput low delay MAC,HLMAC)协议。通过设计一种新的超帧结构,使节点及时得到时隙分配信息,大大降低数据接入时延;通过更新时隙请求量和合并同一对节点的时隙请求,增加了数据发送量,提高了网络吞吐量。理论分析表明了HLMAC协议的有效性,仿真结果显示它比ES-MAC协议增加了65.7%的网络吞吐量,同时降低了30%的接入时延。

华北地区跨断层前兆异常特征综述

本文对《中国震例》系列书籍及期刊所记录的华北地区存在震前跨断层形变异常的震例进行了综述,分析了华北地区不同区域跨断层前兆异常特征。首都圈地区3次6级以上地震之前1-3年,围绕震中会出现10-30项跨断层形变异常,其中超过8成异常场地位于距震中100km范围以外,有7-8成的异常测项表现为趋势的加速或转折变化,异常幅度集中在1-3mm,在异常发展过程中或者在加速达到峰值后恢复过程中发震。随着震级的降低,近场跨断层异常增加,对于5-6级左右地震,无论远场近场均会出现2-8项水准异常,而5级以下地震前跨断层形变异常只有1-2项且主要分布在近场。

首都圈跨断层形变反映的断层活动方式及其成因探讨

本文深入分析了首都圈10个跨断层形变场地的流动观测资料,计算了断层水平滑动量。结果表明,首都圈断层形变反映的断层活动非常复杂。其中:NW走向的施庄断裂左旋滑动量与时间呈线性关系,在观测期内左旋滑动速率约为0.08mm/a;NW走向的墙子路断裂观测期内以左旋滑动为主,但水平滑动量较施庄断裂小;NE走向的断层在观测期内的活动方式多以左旋滑动为主,水平滑动量随时间无明显变化规律。在对断层活动观测结果详细分析的基础上,利用平面弹性有限元模型对首都圈的断层活动进行了模拟研究,认为该地区主要受张家口—渤海构造带左旋剪切的控制,且不同走向活动断层以左旋走滑为主。

Ti-Al-Zr合金的氢致延迟断裂行为

研究了含氢量为 11% (质量分数 )的一种Ti Al Zr合金在室温和 10 0℃时的氢致延迟断裂行为。结果表明该合金的裂纹扩展分两个阶段 :在第 1阶段中 ,裂纹扩展速率da/dt随着应力强度因子KⅠ 的增加而稍稍增加(室温下 )或者不变 (10 0℃时 ) ;在第 2阶段da/dt随KⅠ 增加而迅速增加 ,当KⅠ 达到KⅠH时 ,试样失稳断裂。室温和 10 0℃时的KⅠH分别为 5 8MPa/m3/2 和 6 1MPa/m3/2 。

首都圈现今断层活动方式的数值模拟

利用三维有限元模型对首都圈断层水平运动方式和地壳应力场进行了模拟研究,认为该地区主要受张家口—渤海构造带左旋剪切的控制,且不同走向活动断层以左旋走滑为主。在此基础上,考虑可能发生的边界作用方式的改变,计算了相应断层活动方式变化。结果表明,如果华北平原相对于燕山块体东向运动增强会造成不同走向断层左旋运动加速;如果背景东西向挤压应力场增强会造成NW向断层左旋加速和一些NE向断层不同程度右旋滑动。

基于多轮分簇的无线传感器网络路由协议

提出了一种基于多轮分簇的无线传感器网络路由协议MCBMC(multi-round cluster based Multi-hop clustingrouting protocol),它对RBMC(ring based multi-hop clustering routing algorithm)进行了改进,在簇头自举中引入剩余能量参数,同时改单轮成簇为多轮成簇,减少了频繁分簇和重复建立多跳路由的次数。仿真结果表明,与RBMC相比,MCBMC能够降低节点平均能耗,提高网络的寿命。

一种基于能耗均衡的ZigBee网络高效混合路由算法

针对目前ZigBee网络混合路由算法寻找开销偏大、能耗不均的问题,提出一种高效混合路由算法(EHCA)。通过采用跨层泛听与优先使用深度大、剩余能量多的节点进行路由的方式,减少部分泛洪寻路分组的转发,均衡节点能耗。仿真结果表明,EHCA的节点能耗均衡、路由开销和网络寿命等性能均优于混合路由算法和树路由算法。

隆尧地裂缝形变特征及成因分析

隆尧地裂缝是邢台地区规模最大的地裂缝,它给上百户村民的屋舍造成不同程度的损毁,严重影响当地村民的生产生活,威胁他们的生命及财产安全。在开展野外调查、测绘和监测的工作基础上,从地裂缝的形变特征分析其成因,认为:隆尧地裂缝主要是由地下水位下降引起地表不均匀沉降所致,但不排除隐伏在隆尧地区深部的断裂带活动的影响。该调查结果也可以为当地新农村建设规划提供依据。

基于跨层机制的ZigBee网络PAN间能耗均衡路由算法

针对现有ZigBee网络多PAN路由算法在路由构建过程中通信开销、传输时延和能耗较大的问题,提出一种基于跨层机制的能耗均衡路由算法——ERBCD(Energy-balanced Routing algorithm Based on Cross-layer Design)。该算法采用梯度探测反馈方式构建网关至节点的下行多径路由;引入跨层机制更新邻居节点的剩余能量信息;设计包含跳数和节点剩余能量的合成路由度量标准以减轻节点负载,均衡网络节点能耗。理论分析证明了ERBCD算法的有效性。仿真结果表明与现有典型算法IP-AODV相比,ERBCD算法大大降低了网络通信开销和数据分组平均能耗,并延长了网络生存期延。

河道型水库蓄水诱发地震的数值模拟

利用二维弹性有限元模型,计算了河道型水库蓄水造成的地应力变化,进而计算了走向平行于水库长轴的不同倾角断层面上库仑应力变化,以此来评价水库蓄水对库区断层稳定性的影响.结果表明,蓄水增加的压应力非常有限;如果背景应力场有利于正断层活动,蓄水可能会导致一定深度和倾角的断层更加危险;如果背景应力场有利于浅表的逆断层活动,蓄水会抑制不同倾角的逆断层活动.

由km尺度的跨断层基线测量断层近场运动与变形——川滇块体东边界2个场地的初步实验

现行的基于数十至百m长的跨断层短基线的测量方法精度较高,但往往不能有效跨越大型活动断裂带进行观测;而GNSS目前受站点密度及观测精度所限,对断层近场尤其是运动速率偏低的断层开展形变观测的分辨率较差。基于上述现状,在川滇块体东边界构造带新布设2个实验场地,分别跨越则木河断裂大箐梁子段和昭通断裂的龙树分支进行测量。实验利用km尺度跨距的基线测量活动断裂带的近场运动与变形,获得3a的实验观测数据。文中首先介绍了场地选建、监测断裂、基线测量方法以及实验观测结果,然后利用测量资料,基于刚体、弹性和组合模型3种假设条件计算分析这2个场地的断层近场位移和应变。则木河断裂大箐梁子段在刚体模型下2盘近场平行断裂走向的位移分量在±3mm内波动,无明显趋势变化;垂直断裂走向的位移分量在2015—2016年持续下降,反映断裂呈横向水平压缩,累计降幅达6mm,但2017年出现近2mm的横向水平拉张;弹性模型下该断裂段的横向水平应变分量εy以挤压为主,年变化幅度接近1×10^-5,另外2个应变分量均为10^-6量级。昭通断裂龙树分支2盘近场的相对位移虽然变化较小,但表现出与该断裂地质活动一致的右旋走滑特征,位移速率约0.7mm/a;沿该分支断层走向的应变分量εx为挤压状态,量值不超过2×10^-6;垂直断层走向的应变分量εy则以拉张为主。文中还讨论了应用组合模型的效果与问题。

青藏高原下地壳流动方式的数值模拟研究

青藏高原存在柔性下地壳流动被越来越多的学者接受,但是关于下地壳流动方式及速度存在争议。地表运动有GPS等直接测量,上地幔运动有S波分裂间接反映,下地壳运动目前没有直接观测手段,使得开展数值分析非常重要。本文利用三维球壳黏弹性有限元模型研究了青藏高原下地壳柔性流动方式和流动速度。本文通过对地表GPS观测资料的拟合与不同数值模型的对比分析,认为青藏高原柔性下地壳东向流动遇到四川盆地的抵阻,下地壳物质可能仅在高原东南方向存在物质外溢通道,而在高原东北方向不存在类似的物质通道;下地壳的流动速度比地表运动速率每年快几毫米至十几毫米,对应的黏滞系数为1018～1019 Pa·s。

1991-2004年GPS观测到的中国大陆地壳动态变形特征

利用1991-2004年间的GPS资料和最小二乘配置方法计算了中国大陆现今地壳变形及其动态变化,结果表明,1991-2004年间中国大陆整体运动特征变化不大;西部特别是青藏高原及川滇地区应变速率存在显著高值;不同期的GPS资料显示地壳的动态变化与区域强震活动相关,如2004年的GPS资料明显指示出2001年昆仑山口西MS8.1地震的震后变形特征。

地表温度年变化对地应力和地倾斜的影响

利用有限元方法 ,对存在复杂地形时 ,气温变化的影响深度 ,及造成的地应力和地倾斜变化的量值进行了估算 .计算结果表明 ,地形造成的热汇聚和热发散会造成地下温度的不均匀分布 ,而不均匀的热胀冷缩会导致地应力和地倾斜复杂变化 ,其影响深度大于平地温度年变化涉及的深度 .在地应力和地形变台站的选址和观测中应该注意气温年变化影响及其干扰排除问题 .

超性别书写——鲁迅作品的女性主义立场

鲁迅在他的妇女问题论著中 ,极力恢复女性的地位和尊严 ,肯定女性的生存权利和生命价值 ,并书写了男性角色在对待女性问题上所作的自我反省和自我批判 ,探索、指引女性解放道路。他的作品在很大程度上超越了男性视角和意识 ,具有鲜明的女性主义立场。

曹建玲

别署朵一，一九八六年就读于河北师范大学美术系国画专业，获学士学位。一九九八年就读于河北师范大学文学院文艺学专业获硕士学位。

曹建玲作品

曹建玲，别署朵一，河北省石家庄市人。一九八六年就读于河北师范大学美术系国画专业，获学士学位。