抗震焊接接头在模拟地震循环载荷作用下累积损伤的研究

根据抗震钢结构焊接接头在地震循环载荷作用下的累积损伤模型,采用大型有限元软件ANSYS,对建筑钢结构中比较常见的Q235H型梁柱焊接接头和"狗骨式"焊接接头,在模拟地震循环载荷作用下进行了弹塑性有限元分析(FEA).以损伤指数作为焊接节点在地震作用下损伤程度的衡量指标,计算了不同形式的焊接节点在模拟地震循环载荷作用下的损伤指数.结果表明,在循环载荷作用下,"狗骨式"焊接接头的损伤程度低于普通焊接接头.

有限元数值模拟龙门山断裂带地震循环的地壳变形演化

现今地壳变形数据显示横跨龙门山断裂带的地壳缩短速率低于3mm·a-1,如此小的地壳缩短速率与龙门山断裂带附近的长期地质造山(平均高程约4.5km)形成强烈对比.我们构建并使用了一个二维平面应变黏弹塑性有限元模型来模拟龙门山断裂带的地震循环位移变化,从而探讨了短期变形与长期变形之间的关系.模型模拟了地震循环的各个阶段(震间加载期、同震瞬间和震后黏性松弛调整期)以及多个地震循环(万年尺度)的地表变形,揭示了变形在地震循环中是如何累积、释放、调整以及最终形成永久变形导致了造山.模拟结果显示,岩石圈流变结构以及断层几何形态均对地震循环的地表位移变化有着显著的影响.经过多个地震循环,青藏高原东缘整体产生水平缩短与增厚抬升,而四川盆地基本保持稳定,区域的水平缩短主要由断层位错及青藏东缘的缩短抬升来调解,造成了青藏东部与川西盆地的差异抬升.研究结果将地震循环时间尺度的短期变形与长期地质造山联系起来,帮助我们理解青藏高原东部的隆升机制.

横向非均匀黏性对走滑断层地震循环影响的三维数值模拟

1研究背景构造地震的发生可描述为构造断层的粘滑行为,是构造断层经过长时间的应力加载后产生的摩擦失稳现象。这种粘滑行为可以用实验得到的摩擦定律来表示,如摩擦弱化准则、速率状态准则等。粘滑行为的数学描述,为地震过程的数值模拟带来了可能。地震循环的数值模拟可以定量描述断层粘滑过程、应力应变的累积与释放过程、地震的复发周期、震间和同震形变等(如翁辉辉等,2016;Allison and Dunham,2018)。

两种规制下砂土液化判别对比浅析

本文深入研究了两种砂土液化识别技术的标准,并对这两种技术在判定过程中所涉及的核心要素进行了系统的剖析与比较。值得注意的是,这两种技术都以标准贯入试验(SPT-N)作为其核心辨识工具,均来源于地震现场砂土液化调查资料归纳而得,仅考虑了土性条件、地下水、初始应力条件和动应力条件等少数因素,具有局限性。两种液化判别方法某种程度上具有一定的一致性,但中国规范被认为偏向保守。

断层演化过程中的周期和非周期地震滑移及非地震滑移——一维断层模型分析

本文首先根据Dieterich和Ruina提出的含速率和状态的摩擦定律(Dieterich-Ruina定律),基于一维弹簧-滑块模型推导了地震复发周期的解析表达式,然后将该近似解与数值模拟结果以及Barbot等的相关研究进行了对比分析.此外,本文还利用数值模拟与理论分析研究了断层周期和非周期演化的力学成因机制以及非地震滑移形成的另类力学机制,并讨论了一维弹簧-滑块模型的优点及其局限性.结果表明:1震后滑移和自加速/成核阶段的持续时间在整个演化过程中不能被忽略;2在修正后的复发周期模型中,复发周期的长短除了与断层特征尺度、作用于断层面上的有效正应力和远场加载速率相关外,还受Dieterich-Ruina定律中摩擦参数的取值以及临界滑移距离的影响;3当给定各个物理参数和几何参数时,目前所得到的解析近似解可以很好地估计地震的复发周期,其相对误差可小于5%;4在断层演化过程中,施加剪切应力加载会产生非周期的地震滑移,而在自加速/成核阶段后期或震后滑移阶段早期,施加较大的剪切应力加载,则会出现非地震滑移.

青藏高原东北缘断层系统的大地震迁移概率及断层滑动速度的分段特征

青藏高原东北缘是青藏高原隆升、生长及变形前缘.区域地震活动频繁,且地震在其主要断层带之间时空迁移.为了研究区域大地震在主要断层带之间的迁移规律与概率,以及主要断层带大地震破裂的时空分布特征,本文建立了青藏高原东北缘地区的三维黏弹塑性有限元模型,模拟了区域断层系统的地震循环,得到了人工合成的万年时间尺度的地震目录.根据模拟的地震目录,并结合古地震数据,计算分析了大地震(MW≥7)在研究区各个主要断层带之间的迁移概率,探讨了黏度、高程、统计时间长度等因素对大地震在各主要断层带之间的迁移概率和大地震在各主要断层带上的发生概率的影响,并且初步调查了海原断层带和香山天景山断层带的大地震破裂时空分布特征.研究结果显示:继区域最近两次大地震(1920年海原断层带上的M8.5海原大地震和1927年香山天景山断层带上的M8古浪大地震)之后,下一次大地震(MW≥7)发生在海原断层上的概率最大,约为51%～81%;其次是在香山天景山断层上,概率约为9%～37%.模型结果显示,不同的青藏高原中下地壳上地幔黏度大小,对大地震在各个断层带之间的迁移规律和迁移概率的影响较小;而研究区的高程载荷对地震迁移则有显著的影响:高程载荷易于使得海原断层地震活动减弱及香山天景山断层的地震活动增强.研究结果也显示了青藏高原东北缘地区主要断层带的地震活动与断层滑动速率分布的分段性显著;大地震在断层带上的破裂位置并不固定,呈现不均匀性;并暗示了断层几何形状对地震活动、断层滑动速率分布与大地震破裂位置的控制作用.

黏弹地球地震变形理论研究进展和展望

自Love(1911)研究了自重球体的弹性变形后,基于不同的黏弹性地球模型,许多科学家都对地震变形问题进行了深入研究,主要发展了基于半无限空间和球形地球模型的黏弹地球地震变形理论.地震变形问题通常经积分变换、基函数展开等技术处理后,简化为求解满足特定震源和地表边界条件的常微分方程组问题.针对这一独特的数学物理边值问题,本文以全解析、半解析和数值积分解等求解形式概述了近几十年发展的基于规则几何形态地球模型的黏弹地球地震变形理论,并讨论了各种方法的特点.此外,针对三维地球模型,本文也简单回顾了目前的研究进展和存在问题.总之,本文综述了过去半个多世纪以来的黏弹地球地震变形理论的发展历史、研究现状和最新进展,并讨论目前存在的问题和未来的发展趋势.

青藏地块区大地震迁移规律与未来主体活动区探讨

文中在总结中国大陆7级以上地震迁移循环特征和机理的基础上,重点对青藏地块区7级以上地震的时空迁移特征、机理及未来发展趋势进行了综合分析。结果表明:中国大陆区域性强震、大地震活动存在时间上的丛集性和空间上的分区、分带性,并在时、空上表现出迁移和循环的特征。在过去的100多年,存在由西向东、由南向北迁移循环的4个大地震丛集区域,每个区域的丛集时间约20a,1个完整轮回时间约80a,其机理与中国大陆最新构造活动主要受印度板块向N对亚欧板块的持续挤压、青藏高原绕喜马拉雅东构造结的顺时针旋转作用以及地球自转速度变化所造成的附加应力场的影响有关。自1900AD以来,青藏地块区经历了3个地震活动的丛集高潮期(也称为地震系列),即1920—1937年的海原-古浪地震系列、1947—1976年的察隅-当雄地震系列和1995年至今的昆仑-汶川地震系列(主体活动区为巴颜喀拉地块)。这3个地震系列主体活动区的迁移图像反映了青藏地块区构造活动从块体周缘边界构造带逐渐向内会聚、高原内部发生挤压隆升和向SE挤出等现今构造变形过程。分析表明,已经持续20余年的昆仑-汶川地震系列可能趋于结束,未来20a中国大陆7级大地震的主体活动区可能迁移到青藏地块区周缘的边界构造带上,重点是东部边界构造带(即广义的南北地震带),同时应关注北部柴达木地块边界带等区域的主干活动断裂中大地震空区、空段等孕震有利部位。

液化判别应力折减系数分布特征研究

基于FLAC3D软件对饱和砂土离心机振动台模型试验进行数值标定,以获取合理的分析模型,然后采用数值模拟分析不同地震波和简谐波下模型地基内部应力折减系数rd的分布规律。研究表明,已有经验公式能较好地描述土体未液化时应力折减系数的分布形式,但土体液化后土层剪应力分布与经验公式预测值存在显著差别。地震动作用的作用时间对折减系数也有较大影响,其中,孔隙水压力增长水平和土体软化程度是重要影响因素。而地震动频率对rd的影响则主要与场地卓越频率相关,地震动频率越接近场地卓越频率,rd沿土层深度的变化越剧烈。因此,液化评价中采用Seed-Idriss简化公式估算CSR时,需要综合考虑地震动特征和场地条件对rd分布的影响。

地震正演循环迭代模型修正技术

对于一个已经建立好的三维地质模型,单纯通过地震、井数据对模型进行修正精度不高.地震驱动建模作为一种充分整合地震数据的建模方法,可以充分挖掘地震中潜在的信息,通过地震驱动把地震残差转化为模型误差的修正量,从而实现模型的更新修正.基于此,本文提出地震正演循环迭代模型修正技术,并以实际工区为例阐述了该方法的技术流程.通过地震对比和井对比技术对模型修正结果进行了定性和定量评价,结果表明该方法能够降低模型修正后的累积误差,使模型与真实值更接近,更好的表征了储层,更准确的表征了储层非均质.