鸟取M_(JMA)7.3级地震震源区地震层析成像研究

采用2000年日本鸟取MJMA7.3级地震的907个余震及其地方震的24 756个P波和22 547个S波到时,确定鸟取地震震源区的P波、S波和泊松比的三维结构.在震源区地震波速变化幅度达4%,泊松比变化幅度达9%.在11 km深度发现高波速和低泊松比异常,表明这一部位为刚性的粗糙断层面,形成断裂带的锁定结构,它的破裂产生鸟取地震的主震.低波速和高泊松比异常在震源区之下的地壳中出现,这与菲律宾板块俯冲带的脱水过程和岩浆活动有关,导致Daisen弧后火山的形成.流体运动和岩浆活动,对鸟取地震的成核和破裂过程有重大的影响.

裂隙砂岩裂纹扩展声发射响应及速率效应研究

冲击地压等动力灾害是含裂隙结构面岩体破裂发育、成核的动态演化结果,借助声发射监测可精确感知破裂演化过程进而实现灾害的有效预警。测试不同加载速率下含平行贯通雁行裂纹砂岩声发射行为的全程动态时变演化规律,借助声发射三维定位重点分析裂纹扩展关键特征点处声发射时–空–频–非线性响应及其加载速率效应。结果表明:(1)裂隙砂岩裂纹扩展及声发射响应行为存在着明显的加载速率效应:随着加载速率增大,声发射计数峰值、多重分形谱宽度Δα及主频幅值均逐渐增大,Δf(α)和主频则逐渐减小,岩体破裂过程的动力显现及非线性特征也越来越明显,破裂模式也由剪切破坏过渡为张拉破坏。(2)裂隙砂岩受载全程中随着应力增大声发射计数、分形谱宽度Δα、主频幅值及低频成分占比逐渐增大,多重分形参量Δf(α)逐渐减小;特别在亚失稳阶段,声发射计数表现出多次"突增+平静"特征,频谱及多重分形参数表现出波动特性,可以根据声发射信号动态时变趋势和"突增+平静"特征对动力灾害做出临灾预警。(3)裂隙砂岩宏观裂纹起裂、扩展形成主破裂过程就是锁固体不断破裂的过程,每一次锁固体断裂均对应着宏观裂纹发育、应力突降、声发射计数高值响应、频谱及多重分形参数极值。基于微破裂演化成核多锁固体破裂理论定量地解释裂隙砂岩力学性质的加载速率效应及亚失稳阶段声发射信号几起几落的"突增+平静"前兆行为。