静态应力转移及地震触发:看不到应力下限吗?

本研究的主要目标是检验地震触发是否存在更低的阈值.解决这个问题对于理解地震机制及灾害分析来说都是十分重要的。我们通过叠加每个 M≥4.5地震前所有前面的 M≥4.5地震产生的应力变化,求出这种变化的时间函数,从而计算加在1969～1998年间加利福尼亚中部的63个 M≥4.5地震上的累积静态应力变化。我们发现,应力变化量级>10 kPa(>0.1 bar)时,地震破裂时85%的累加应力变化为正,应力变化<10 kPa(<0.1 bar)及<1 kPa 时,70%为正。将这些结果与地震时间或震源机制随机的合成地震目录作比较,说明这种触发的程度几乎不可能在随机目录中找到.因此,我们的结论是,在加利福尼亚中部至今未发现地震触发的应力下限.我们的结果表明,抑制破裂应力变化的时间分布与时间延迟随应力变化增大而加长的理论预测是一致的。

峰前峰后循环加卸载对砂岩动力特性的影响

为深入分析砂岩峰前和峰后不同阶段的动力特性规律,开展单轴分级循环加卸载试验,综合分析下限应力对砂岩峰前峰后不同加卸载阶段的表观弹性模量、滞回圈面积、阻尼比、阻尼系数及动弹性模量等相关动力参数的影响。研究结果表明:①岩样在峰后因内部损伤加深和累积,相同下限应力下滞回曲线位于峰前右侧,且应变量增幅和最大应变增幅均随下限应力的增加而逐渐减小,说明峰后岩样虽然强度已达到极限状态,但只要岩石未完全破坏失稳,其致密性仍可以在高应力条件下的循环加卸载中得到增强。②砂岩在峰前峰后循环加卸载下的变化过程,可以通过表观弹性模量曲线斜率a值的变化得以体现,低下限应力循环加卸载试验中,致密性增强系数a_(1)>致密性劣化系数a_(2),斜率a均为正值,轴向应力对岩石整体的压密作用明显强于劣化损伤作用;随着下限应力升高,a_(2)的降低速率高于a_(1)的升高速率,a值逐渐减小甚至变为负值,说明轴向应力对岩石整体的压密作用逐渐弱于劣化损伤作用。③4组不同下限应力条件下,岩样峰后的滞回圈面积、阻尼比、阻尼系数均高于峰前状态,而动弹性模量低于峰前状态,说明岩样在峰后循环加卸载过程中内部劣化损伤程度高于峰前。

循环载荷作用下高应力岩石疲劳损伤破坏数值模拟与试验研究

开展不同上下限应力比条件下砂岩的损伤破裂过程试验,然后基于颗粒流数值模拟方法,引入应力腐蚀模型反映应力作用下岩石的疲劳损伤过程。根据室内试验标定得到模型的瞬时和时效细观参数,通过对比验证时效变形损伤破裂模型的合理性。在此基础上开展不同上下限应力比条件下岩石疲劳破坏的数值模拟及室内试验研究。研究结果表明:疲劳载荷作用下,岩石的损伤破坏曲线中的滞回环呈现出"疏-密-疏"的演化特点,且裂隙发育曲线在加载初期呈上凸型减速上升,随后稳定发展,最后呈下凸型加速上升直至破坏,整体呈阶梯状增长。疲劳荷载的下限应力水平一定时,上限应力水平越大,滞回环面积和间距越大,循环次数越少,模型疲劳寿命越短;当上限应力水平一定时,下限应力水平越大,应力幅值越小,滞回环面积和间距越小,循环次数越多,但是损伤破坏时间相近,应力上限是影响岩石疲劳寿命的重要因素之一。

不连续应力边界土压力的严密解法

基于上下限定理的推论,分析了不连续应力边界下土体中不连续应力场和速度场特征。根据应力不连续线和速度不连续的性质,在考虑有重土、土和墙体摩擦情况下,通过数值计算,解三类边值问题。求得墙后土体在表面受不连续荷载时,挡土墙绕基底转动下土体的静力场,同时对对应的机动场进行分析,找出了满足所有速度边界条件和静力边界条件的应力场,得到绕墙基转动下挡土墙土压力的严密解。算例表明:文中求解极限平衡问题真解的算法是可行的。