观测应变阶在地震应力触发研究中的应用

对中国钻孔应变台网观测到的昆仑山口西MS8.1大地震的应变阶资料的研究结果表明 :①很多观测值与静力位错理论计算值不符合 ;②北方地震较活跃地区的很多台站观测到异常大的应变阶 ,而南方构造运动较不活跃地区的台站虽然也观测到地震波动 ,但是应变阶不明显 .由此推断 ,地震的触发 (可能是动态触发 )作用对远场的实际地震应变变化具有重要影响 .也就是说 ,远场的构造活动 (可能是断层活动 )是否曾被地震触发 ,可能决定当地的应变场变化的主要特征 .进一步对昌平台 1999年 3月 11日张北地震与 1999年 11月 1日大同地震的观测资料对比分析表明 :断裂带的分布情况对实际地震应变变化有直接影响 .这证明观测到的异常大的地震应变阶可能是地震触发了当地的断层活动的表现 .

川滇地区钻孔四分量应变仪记录的同震应变阶分析

通过对比川滇地区6个钻孔四分量应变台站记录的汶川MS8.0级地震和芦山MS7.0级地震的同震应变阶,发现结果不满足四分量应变的自检特性,而且两组面应变的同震应变阶的张压性变化不一致,这可能和地震震级有关,也有可能和仪器的自身特性、台站所处断层环境、台站与震中的距离、元件的方位角等有关。另外,利用钻孔分量应变仪记录的同震应变阶进行相关研究时,还需对数据的可靠性做深入分析,否则可能会产生错误结果。

日本9.0级地震引起的应变阶分析

利用93个钻孔应变台站记录的日本9.0级地震的观测资料,计算出各个台站记录的面应变的应变阶,通过同震应变阶的张压性变化显示,日本9.0级地震可能对华东、华北和东北地区的影响以张性变化为主。利用稳定时段的观测资料进行理论固体潮标定,得到实际应变阶,利用同震应变阶分析中国大陆主要活动断裂可能受到日本9.0级地震的影响程度时,没有发现明显规律。

泸定M_(S)6.8地震同震应变状态及震前应变异常变化分析

1研究背景北京时间2022年9月5日12时52分,四川甘孜州泸定县发生M_(S)6.8地震(29.59°N,102.08°E),震源深度16 km。此次泸定M_(S)6.8地震发生在鲜水河断裂带南端,鲜水河断裂是中国大陆地壳运动最强烈的断裂带之一,与甘孜—玉树断裂、东南部的安宁河、则木河、小江断裂等共同构成了川滇活动块体的北东边界,该区域构造复杂,川滇地区绝大部分强震发生于该断裂系。

移动热源作用下基于分数阶应变的三维弹性体热⁃机响应

基于分数阶应变理论,研究了移动热源作用下三维弹性体的热⁃机动态响应.将分数阶应变理论下的控制方程应用于三维半空间模型,通过Laplace积分变换、双重Fourier变换及其数值反变换对控制方程进行求解,得到了不同热源速度和不同分数阶参数下,无量纲温度、应力、应变和位移的分布规律.结果表明,分数阶应变参数对机械波影响显著而对热波影响有限,热源速度对热⁃机械波影响显著.

用钻孔应变资料反演同震应力触发断层活动

沿着同震应力触发的思路,提出了利用钻孔应变观测记录的同震应变阶反演同震应力触发断层活动的方法.这种反演是在对当地断层活动有比较清楚的了解的基础上,依据位错理论进行的.用遗传算法进行这种反演可以在进行全局搜索的同时大大提高计算效率.对算法和程序的有效性检验以及对各影响参数的分析,可以进一步保证反演结果的可靠性.考虑到实际地质构造的复杂性,这样的反演结果可能反映的是当地被触发的断层活动的主要影响或综合效果.作为尝试,对昆仑山口西MS8.1地震触发的北京地区断层活动进行了反演.

Sacks体应变地震波的观测结果分析

研究宝坻台Sacks钻孔体应变仪的地震响应能力,发现它与震级及震中距有关,即体应变地震波振幅与震级和震中距的数理统计关系是随震级增大呈指数增加、随震中距增大呈幂函数衰减;分析了京津地区6台Sacks体应变仪在多次地震发生时,震时应变阶的响应特征,显示其极性(压、张)与观测点所在断层有一定关系。

不同采样率下四分量钻孔应变观测同震变化特征

利用湟源台四分量钻孔应变观测的分钟值、1 sps、10 sps和100 sps四种不同采样率的观测数据,通过自检分析、同震应变阶分析和频谱分析等方法研究青海玛多M7.4地震同震变化特征。研究结果表明,分钟采样记录的地震波信息缺失严重,用分钟采样数据进行地震波初动、同震变化幅度等研究将会得到信度较低的结论;采样率越高,记录应变地震波信息的能力越强,但100 sps采样和10 sps采样结果相差不大,10 sps采样已能记录到比较全面的应变地震波信息;同震应变阶的变化性质和变化幅度与采样率无关;未来布设四分量钻孔应变仪时,建议应将采样率至少提高至1 sps。

岩石分数阶体积变形模型及其试验研究

为了可以合理地描述岩石的体积变形行为,从分数阶微积分出发,基于分数阶常黏性和变黏性系数Abel黏壶元件,提出了环向-轴向应变分数阶黏壶,构建了岩石在单三轴压缩,松弛及蠕变条件下的分数阶体积应变-轴向应变关系,得到了模型的解析解,新模型可为求解岩石的体积应变提供一种新方法。在完整砂岩、泥岩试样及单裂隙砂岩试样的单三轴压缩、松弛及裂隙花岗岩蠕变试验数据的基础上,通过拟合分析确定了分数阶导数体积-轴向应变关系模型的参数,并进行了参数敏感性分析,揭示了围压、单裂隙倾角、微分阶数及模型参数对体积应变的影响规律。结果表明,利用该黏壶构建的体积-轴向应变关系模型,不仅可以更好地描述岩石体积变形的剪缩、剪胀特性,还能够反映岩石的松弛及蠕变变形特性。

基于钻孔应变观测约束的2016年新疆呼图壁M6.2地震的发震断层研究

利用北天山地区的钻孔应变观测资料,分析2016年呼图壁M6.2地震同震应变阶跃的张、压性特征。结合余震精定位方法等给出的震源参数,基于弹性位错理论,模拟不同震源参数下的同震应变阶跃的张、压性特征。通过对钻孔应变张、压性的模拟值与实测值进行对比分析,研究呼图壁M6.2地震的发震断层。结果表明:(1)震中附近4个四分量钻孔应变台站数据自检性能较好,且多记录到明显的同震应变阶跃,其中,呼图壁、石场、巴伦台应变阶跃较为明显,张、压性变化最大值分别达2.5×10^(-8)和-3.4×10^(-8);(2)在地震震源参数为293°/64°/90°(走向/倾角/滑动角)、发震断层面倾向北时,钻孔应变张、压性的模拟值与实测值最为吻合,呼图壁M6.2地震的发震断层极有可能为一条倾向北的高角度逆冲型盲断层。本文结果为认识呼图壁M6.2地震的发震构造提供重要力学依据。

甘肃地区分量钻孔应变仪记录的尼泊尔MS8.1地震同震变化特征分析

通过对甘肃地区分量钻孔应变观测资料进行相对标定的校正,发现两水台面应变的相关性较差,达不到四分量应变仪的自检特性。通过对甘肃地区7个分量钻孔应变台站记录的尼泊尔MS8.1地震的同震变化特征的统计与分析,发现同震的最大振幅和应变阶均不满足四分量应变仪的自检特性。而且,同震应变阶的产生与张压性变化没有一定的规律。因此,利用分量钻孔应变仪观测资料进行研究时,需要对观测数据的可靠性进行分析。

同震应变阶及震后变形对地震短临前兆提取的影响——以2021年玛多M_(W)7.4地震为例

如何合理提取地震的短临前兆信号,一直是地震预测预报业务中的一大现实难题.在2021年玛多M_(W)7.4地震发生的前2天,同仁和宕昌台洞体应变的第11层小波细节系数,分别出现了大幅应变异常;为客观论证其真实成因,本文对该异常进行了较细致的归因分析.结果表明:同震应变阶和震后变形才是主因.不难理解,在使用小波变换来提取地震的短临前兆信号时,首先需要对同震应变阶和震后变形进行剔除,否则可能会产生误导性的结果.

应变模态在桁架结构损伤识别中的研究

对平面桁架结构的损伤识别进行了研究。首先从桁架节点位移推导了应变模态的计算公式,然后通过有限元软件建立桁架结构数值模型,采用一阶应变差识别指标对桁架发生单处和多处构件损伤进行损伤定位。结果表明了一阶应变差识别指标在平面桁架结构中损伤定位的可行和有效。

残余应力及尺寸效应对纳米压痕力学性能的影响研究

为研究残余应力对材料纳米压痕力学性能存在的影响,本文基于低阶应变梯度塑性理论(CMSG),提出了一个采用位错密度描述残余应力的理论模型。根据该理论模型构造了相应的数值积分方案,并结合有限元模型数值分析了尺寸效应和初始残余应力对纳米压痕力学性能的影响。模拟结果发现,残余应力对材料硬度和纳米压痕载荷-位移曲线有显著影响。残余压应力几乎不影响塑性影响区的大小,但由于压痕产生的压应力场和残余压应力场叠加,使得产生压痕后的应力值更大,而残余拉应力对塑性影响区有较大影响。残余应力的存在会导致样品内位错快速增殖,位错密度几乎是无残余应力的10倍。此外,该模型成功地预测了压痕尺寸效应(ISE),即随着压痕深度减小,硬度增加。模型预测结果与已有实验结果的误差在16%以内,从而验证了模型的有效性。