岩盐断层带摩擦滑动的速度依赖性转换及其地震学意义

为了深入理解断层带摩擦滑动速度依赖性转换及其机制,利用双轴摩擦实验对干燥及含水条件下岩盐断层带摩擦的速度依赖性进行了实验研究,并观测了摩擦滑动过程中的声发射,分析了断层带的微观结构.实验结果表明,干燥岩盐断层带在0.1～100μm/s的速度范围内表现为速度弱化,增大σ2会使断层带向速度强化转变;含水条件下岩盐断层带在1～100μm/s的速度范围内表现为速度弱化,而在0.1～0.01μm/s的速度范围内表现为速度强化,速度依赖性转换出现在0.1～1μm/s,其中断层表现为振荡或应力释放时间较长的黏滑事件;岩盐断层带在干燥条件下表现出很强的声发射活动,每个黏滑均对应一丛声发射事件,而在含水条件下一次黏滑只对应一个声发射事件.显微观察表明,局部化的脆性破裂是速度弱化域的主要变形机制,分布式的碎裂流动是干燥岩盐断层带在速度强化域的变形机制,颗粒边界迁移以及压溶作用的塑性变形是含水条件下岩盐断层带在速度强化域的主要变形机制,而脆性破裂和塑性变形共同控制着速度依赖性转换域断层带的变形.水的存在促进岩盐发生塑性变形,进而导致断层带从速度弱化向速度强化转换.上述结果有助于理解断层带上地震活动的特征和慢地震的机制.

脑卒中偏瘫患者结构性速度依赖性平板训练的应用研究

目的:比较结构性速度依赖性平板训练和常规步行训练对脑卒中偏瘫患者下肢运动功能、平衡功能、ADL能力、步行能力和速度的影响。方法:解放军总医院康复医学科2002-09/2004-08收治脑卒中偏瘫患者50例,所有患者均可独立或在监视下步行16m以上,且步行速度1min超过10m,排除存在限制活动的并发症者。将50例脑卒中偏瘫患者分层随机为速度依赖性组(25例)和常规步行训练组(25例)。速度依赖性组进行结构速度依赖性平板步行训练治疗,常规步行训练治疗以神经易化技术为主。20min/次,1次/d,5次/周,连续4周治疗。两组患者仍进行除步行训练以外的其他训练内容。在治疗前、后对两组患者进行下肢Fugl-Meyer运动功能评价、Berg平衡量表、步行功能性分级、功能独立性测量和步行速度的评定。结果:45例患者完成研究,5例脱落。速度依赖性组(23例)和常规步行训练组(22例)经过4周治疗后,两组患者的平衡功能、步行功能、功能独立性和步行速度变化较治疗前均明显改善(P<0.001),但在平衡功能、步行功能、功能独立性和步行速度方面的改善效果上结构性速度依赖性平板训练比常规步行训练更为有效(ES=0.69～0.89),但在下肢运动功能改善效果方面两者比较差异无显著性意义(ES=0.35)。所有参与研究的患者(包括脱落的5例)在训练期间没有出?

白云母对岩盐断层带摩擦速度依赖性影响的实验研究

为更好地理解层状硅酸盐对断层强度、滑动速度依赖性及地震活动特征的影响,利用双轴摩擦实验对含白云母岩盐断层带在干燥及含水条件下摩擦的速度依赖性进行了实验研究,并观测了摩擦滑动过程中的声发射,分析了断层带的微观结构。实验结果表明,干燥条件下含白云母岩盐断层带在0.1～100μm/s的速度范围内表现为黏滑和速度弱化,增大σ2会使断层带从速度弱化向速度强化转化,速度依赖性转换出现在0.1μm/s,其中断层滑动表现为稳滑或应力释放时间较长的黏滑事件;含水条件下含白云母岩盐断层带在0.05～0.01μm/s的速度范围内表现为速度强化,0.1～10μm/s的速度范围内表现为速度弱化,50～100μm/s的速度范围内又转换为速度强化行为。含白云母岩盐断层带在干燥条件下一次黏滑伴随一个或一丛声发射事件,而在含水条件下与稳滑相对应,滑动过程中并未记录到声发射事件。显微结构观察表明,速度弱化域的主要变形机制是岩盐颗粒的脆性破裂和局部化的滑动;干燥条件下,速度强化域的主要变形机制是岩盐颗粒的均匀破裂;含水条件下2个速度强化域对应不同的微观机制,高速域的速度强化受控于岩盐颗粒在白云母相互连结形成的网状结构上的滑动及其均匀碎裂作用,而低速域的速度强化还受岩盐的压溶作用控制。通过与岩盐断层带摩擦实验结果对比可知,白云母的存在对干燥岩盐断层带摩擦滑动方式和速度依赖性没有显著影响,而在含水条件下白云母的存在使得岩盐断层带滑动趋于稳定。实验结果为分析含层状硅酸盐断层的强度和稳定性提供了依据。此外,在速度依赖性转换域上观察到的应力缓慢释放的现象进一步证实了在岩盐断层带摩擦滑动过程中观察到的现象,这对慢地震机制研究具有参考意义。

几种模拟断层泥摩擦滑动速度依赖性转换的实验研究

基于速率-状态摩擦定律,速度弱化是断层失稳的必要条件,速度弱化向速度强化的转换控制着断层从不稳定滑动向稳定滑动的转换。因此,断层摩擦滑动的速度依赖性转换是涉及断层带上地震活动特征、地震成核深度等的重要问题。此外,研究表明慢地震的产生可能与,

外力密度依赖于速度的两类高阶n维非线性发展方程解的爆破

基于两类外力密度依赖于速度的高阶n维非线性发展方程解的爆破问题,研究外力密度依赖于速度的一类在粘弹性力学中具有实际背景的4M阶n维非线性发展方程解的爆破性质,在某些条件下用能量积分结合Jensen不等式研究该类方程解的爆破性质;用能量积分结合Jensen不等式研究外力密度依赖于速度的一类4M+1阶n维非线性发展方程解的爆破性质.

岩盐断层带黏滑及稳滑过程中声发射活动特征的初步分析

本文利用双轴摩擦实验对含水条件下岩盐断层带摩擦滑动性状进行了实验研究,观测和分析了摩擦滑动过程中的声发射活动,并利用扫描电镜分析了断层带的微观变形结构.结果表明,含水岩盐断层带在伴随黏滑的速度弱化域和伴随稳定滑动的速度强化域,摩擦过程中均产生了大量声发射事件;黏滑过程与稳滑过程中的小声发射事件存在共同之处,即两者均表现为能级低;但黏滑过程中的小声发射事件的优势频率既有低频(10 kHz左右)和中频(100 kHz左右),也有高频(370 kHz左右),而在稳定滑动过程中,小声发射事件的优势频率仅有低频和中频,缺少高频事件.这种差异与两者变形主导机制的不同密切相关.在断层黏滑循环中,接近摩擦峰值时声发射发生率明显增加,但高频事件减少、中频和低频事件增加;进入亚失稳阶段后,声发射只有低频和中频信号,几乎不再出现高频信号.这种差异与断层带变形方式的变化密切相关.

高压流体条件下叶蛇纹石摩擦特性及其对俯冲带慢滑移事件的启示

为了探讨在俯冲带构造加载环境中叶蛇纹石矿物的摩擦力学性质,我们使用叶蛇纹石作为实验样品,开展了高压流体条件下的摩擦滑动实验研究.实验在气体介质的高温高压三轴实验系统中进行,实验中的有效正应力为30 MPa,孔隙流体压力为100 MPa,温度范围为100~500℃.实验过程中为了得到叶蛇纹石摩擦强度系数的速度依赖性,我们将轴向加载速率在1.0μm·s^(-1)、0.2μm·s^(-1)和0.04μm·s^(-1)之间进行切换.实验结果发现在实验温度范围内叶蛇纹石的摩擦强度系数随着温度的升高表现出系统的降低趋势,摩擦系数从100℃的0.81降低到500℃的0.41.在高于300℃的温度条件下,叶蛇纹石的剪切力学曲线表现出显著的位移弱化现象.在300℃的温度条件下,叶蛇纹石在0.2~1.0μm·s^(-1)的加载速率范围内表现出速度强化的摩擦行为,而在0.04μm·s^(-1)的加载速率下表现为速度弱化.在100~200℃以及400~500℃的温度条件下皆表现为速度强化.我们的实验研究表明在俯冲带地幔楔附近的高压流体条件和低有效正压力环境下,叶蛇纹石矿物可以促成慢滑移现象,但是其背后的物理机制可能与已有的认知(不稳定的摩擦滑动由叶蛇纹石脱水过程所控制)不同.这为我们探讨俯冲带慢滑移现象的物理过程和机制提供了新的思路.

南海神狐峡谷群海底沉积物摩擦特性

海底滑坡区沉积物的摩擦特性对滑坡发育具有控制作用,是海底边坡稳定性评估、滑坡过程中温压场演化及与滑坡相关的水合物成藏规律研究的基础参数.我国南海北部陆坡区不仅赋存着丰富水合物资源,而且在地质历史上也曾多次发生滑坡作用,目前仍是潜在的海底滑坡区.为了尽可能了解南海北部滑坡区沉积物的原位摩擦特性,本文在围压Pc=20 MPa、孔隙压Pp=10 MPa及温度T≈20℃条件下,对采自南海神狐峡谷群的4个沉积物样品开展了三轴准静态摩擦滑动实验.实验结果表明神狐峡谷群浅层沉积物:(1)均呈现速度强化及位移强化特征;(2)最大静摩擦系数μmax为0.460~0.510,稳态摩擦系数μss为0.455~0.554,二者的变化趋势较一致;(3)内聚力c为0.30~0.57 MPa、摩擦角φ为24.5°~27.0°.而神狐峡谷群地形坡度较缓(<6.8°).现今神狐峡谷群仅在沉积物自重作用下不会发生失稳,总体上比较稳定.结合峡谷群多期次的滑坡特征以及滑坡体与水合物稳定域底界(通常与似海底反射层(Bottom simulating reflector,简写BSR)重叠)、气烟囱等构造的空间分布关系,我们推测:神狐峡谷群滑坡的形成主要是由于BSR附近地层孔隙压升高、强度降低,进而导致失稳.BSR附近地层孔隙压升高则可能是由于深部热成因游离气的聚集、BSR附近的水合物在地震等对其温、压场的扰动下分解所致.

含路面预瞄信息的车辆主动悬架有限频域多目标控制

提出了一种考虑路面预瞄信息的有限频域线性变参数控制器设计方法,并将其应用于时变速度下的车辆悬架多目标控制。在控制器设计中,首先,利用Padé近似的方法处理一定距离内的路面预瞄信息,将车辆悬架系统增广为含速度信息的状态空间方程。其次,采用多胞形结构描述车辆前进速度的时变性。考虑到人体对4~8 Hz范围内的振动加速度较为敏感,且路面干扰仅发生在有限频段内,传统的全频域H∞控制方法并不能取得最优性能。以车身垂直加速度的有限频域H∞范数为优化性能指标,使其在路面干扰下的能量增益在关心频段内达到最小,同时考虑相关的时域约束条件。最后,通过数值实例验证了所提方法的有效性,对比于传统的全频域方法及无路面预瞄的控制方法,该方法能在时域约束条件得到满足的同时,有效地提高车辆的舒适性。

硬石膏断层带摩擦稳定性转换与微破裂特征的实验研究

断层带摩擦稳定性转换及其对应的微破裂特征对于地震成核条件和慢地震机理研究具有重要的意义.本文利用双轴实验装置研究了硬石膏断层带摩擦稳定性的转换及其对应的应变变化、微破裂特征,并分析了实验标本的微观结构.实验结果表明,σ_2和加载点速度对断层滑动稳定性具有显著影响.在低σ_2条件下,硬石膏断层带出现不稳定滑动,变形以局部化的脆性破裂和摩擦为主;随σ_2的增加,断层由不稳定滑动向稳定滑动转换,断层带变形方式逐渐转变为分布式的破裂.在低σ_2条件下,硬石膏断层带在较低加载点速度下表现为速度强化且滑动稳定,在中等加载点速度下表现为速度弱化并伴有准周期性的黏滑,在较高加载点速度下又有转向速度强化的趋势,σ_2的提高使得速度弱化的范围逐渐减少,滑动趋于稳定.上述两次转换对应不同的微破裂特征,在较高速度下从速度弱化转换为速度强化时,断层滑动伴有能量较小但频度很高的微破裂活动,而在较低速度下从速度弱化转换为速度强化时,断层滑动伴有间歇性的微破裂,这与断层带的微观结构特征有较好的对应关系,表明其转换机制是不同的.

高温高压及干燥条件下斜长石和辉石断层泥的摩擦滑动研究

岩石摩擦滑动的力学行为能够很好地用速率和状态依赖性摩擦本构关系来描述。在速率和状态依赖性本构关系中,速度依赖性参数a-b是控制摩擦滑动稳定性的重要参数。且a-b<0是断层上不稳定滑动成核的必要条件。为了进一步研究控制摩擦滑动的矿物成分因素,在已有辉长岩摩擦滑动实验结果的基础上,对辉长岩中主要矿物(斜长石和辉石)在不同加载条件下进行了3个系列的摩擦滑动实验研究。通过对实验结果的分析得到如下结论:(1)斜长石断层泥在实验温度范围内(<617℃)显示速度强化,且在大于450℃的高温区其速度依赖性参数a-b随温度的增大而增加。辉石断层泥的实验显示其有利于速度弱化滑动行为的出现,是造成辉长岩在615℃出现速度弱化的原因。(2)斜长石与辉石断层泥的摩擦强度都没有随温度的增加而显著变化。辉长岩断层泥的摩擦强度(1.83mm滑动位移处的值)为斜长石与辉石断层泥摩擦强度按体积百分比加权的平均值(摩擦系数精确到2位有效数字一致)。这一结果表明,辉长岩断层泥的应力支承结构可以抽象为一种双组分并列单元模型。(3)尽管前人研究结果表明石英控制了花岗岩的摩擦特性,但是某种主要矿物对岩石整体摩擦滑动性质的控制作用并不具有普适性。对于中性岩、基性岩而言,不能以一种主要矿物(如斜长石等)来判断岩石整体的摩擦滑动稳定性,否则会导致错误结论。

热水条件下黑云母断层泥的摩擦强度与稳定性

黑云母是自然界常见的层状硅酸盐矿物,其摩擦系数不高且化学稳定性好,对其摩擦性质的关注可能会对弱断层的研究有所帮助.本次工作选取的实验温度条件对应于典型地壳强度模型中脆塑性转化带的范围,为300℃和400℃.有效正应力为200MPa,孔隙水压包括10MPa和30MPa,在此条件下对黑云母模拟断层泥进行摩擦实验研究.实验得出黑云母的摩擦系数平均在0.36左右.速度依赖性随温度升高速度弱化的程度增强,表现为300℃为十分微弱的速度弱化,而在400℃出现了黏滑行为,代表了更强的速度弱化.显微结构中同时出现了脆性剪切变形和塑性扭折变形,但决定宏观力学性质的显然是脆性剪切变形.在黑云母存在的情况下,本研究的实验结果有助于理解大陆地壳脆塑性转化带中地震的可能性和弱断层深部的变形机制、宏观力学行为以及地震活动.

安宁河断层地震成核条件研究——来自天然花岗岩断层泥摩擦实验的启示

安宁河断层历史上发生过多次强震,现存的地震空区反映了其断层中部近30年来的断层闭锁和应变积累情况,是潜在的大地震危险区.本研究采用断层带内的新鲜花岗岩断层泥样品,在水热条件下开展了摩擦滑动实验,以研究安宁河断层摩擦特性和地震成核条件.实验有效正应力200 MPa,孔隙水压30 MPa,温度25~600℃,剪切滑移速率在1μm·s^(-1),0.2μm·s^(-1),0.04μm·s^(-1)之间切换.实验结果显示,在100~400℃,摩擦系数随着温度的增加而增大(约0.663~0.704),温度高于400℃时略有降低.从200℃开始,花岗岩断层泥的摩擦滑动表现出由速度强化向速度弱化转变,并随温度升高速度弱化程度增强,在600℃时仍然具有显著的速度弱化,具备地震成核条件.本研究获得的花岗岩断层发生不稳定滑动的温度范围为200~600℃,远大于已有研究中给出的350~400℃这一不稳定滑动的温度上限.本实验首次发现,在相同温度条件下花岗岩断层滑动稳定性与加载速率转变方向有关,向慢速切换或低速下(0.04μm·s^(-1))可以促进花岗岩断层由稳定滑动向不稳定滑动转变.基于本实验结果,结合川滇地区的地温梯度,推测得出安宁河断层中北段的地震成核深度为10~30 km,该断层的地震空区是断层闭锁的具体表现.

龙门山断裂带断层泥中速-高速摩擦性质的实验研究

为了认识龙门山断裂带在汶川地震中的同震滑动力学性质，我们对龙门山断裂带地表断层带露头上的断层泥及少量WFSD-1断层泥开展了中速-高速摩擦实验研究。主要关注的问题包括：龙门山断裂带高速摩擦性质及其不均匀性、震后断层强度恢复问题、高速滑动可能的主导弱化机制问题和宽速度域内摩擦滑动速度依赖性问题。

热水条件下花岗质糜棱岩的摩擦滑动实验研究

为了探讨大陆地壳断层深部的力学性质,我们选择了采自红河断裂带的糜棱岩作为实验样品,进行热水条件下的高温高压摩擦滑动实验.实验在一个以气体为介质的高温高压三轴实验系统中进行.实验条件是:有效正应力为200MPa;孔隙水压为30MPa(在400℃到600℃之间为超临界水条件);温度为100℃到600℃;轴向加载的速率范围从0.04μm/s到0.2μm/s再到1μm/s.实验结果表明:(1)当温度小于300℃时,糜棱岩的摩擦强度随着温度的上升而增大;当温度大于300℃时,糜棱岩的摩擦强度随着温度的上升而减小.这种趋势和以往花岗岩的摩擦滑动数据基本一致;(2)糜棱岩在200℃和400℃时表现为速度弱化,其余温度下为速度强化;(3)糜棱岩与已有花岗岩的摩擦滑动数据并不完全一致;(4)花岗质糜棱岩速度弱化向速度强化转变的温度在430℃附近,以此我们可以推测:在变形机制为摩擦滑动的深部条件下,地震成核的深度范围可以比以往的估计更深.

基于2.32μm TDL的CO吸收光谱参数测量

采用2.32μm的可调谐二极管激光器(TDL)测量了一氧化碳(CO)气体v(0→2)振动带R转动带从R(4)至R(12)9条谱线在N_(2)为背景气下的碰撞展宽系数,且与HITRAN数据库对比并给出了谱线展宽系数随转动量子数的变化关系。本文通过采用WM-DAS方法提高实验信噪比,在不同压力(1~100 kPa)下采用Voigt(VP),Rautian(RP),Galatry(GP)和Speed-dependent Voigt(SDVP)模型对实验测量吸收率进行拟合并探究各类线型不同参数随压力的变化关系。本文还以R(10)谱线为例测量了该谱线在He,N_(2)和Ar为背景气下的碰撞展宽系数和压力频移系数,并探究了Dicke收敛系数和速度依赖性系数随压力变化的非线性关系,且通过定义残差-吸收峰值比,分析了不同背景气下R(10)谱线的收敛效应。最后,本文结合该波长范围内CO谱线的吸收强度、展宽特性和抗H_(2)O分子光谱干扰能力,推荐R(6)和R(10)两条谱线用于工业现场测量CO浓度。

双非线性变压器基础隔振降噪研究

为降低居民区内变压器的振动和噪声对居民生活舒适性的不利影响,基于新型磁性负刚度和几何非线性阻尼设计了一种应用于变压器减振降噪的双非线性隔振系统。采用分子电流方法建立了磁性负刚度弹簧的理论模型,开展了磁力和磁性负刚度性能仿真分析。基于电磁分支电路阻尼提出一种位移-速度依赖的几何非线性阻尼,结合等效磁荷法研究了几何非线性阻尼的机电耦合特性,开展了相应的参数优化设计。应用谐波平衡法仿真分析了应用于变压器减振降噪的双非线性隔振系统的动力学特性,开展了变压器的低频减振降噪性能分析。结果表明:磁性负刚度降低了系统的共振频率,拓宽了隔振频带,有效隔离了变压器低频振动在固体结构中的传播;同时,几何非线性阻尼抑制共振而不影响非共振区振动的衰减,高效抑制了变压器振动噪声的传播。

Solving the Inverse Problems of Wave Equation by a Boundary Functional Method

波浪方程的反的问题在这份报纸被解决恢复波浪速度和波浪来源的未知时空依赖者功能，没有起始的条件需要，数据的内部测量都没正在被要求。在一种 homogenization 技术以后，空间边界的一个序列工作至少第四顺序的多项式被导出，它满足同类的边界条件。边界功能和零个元素组成一个线性空格，然后一条新边界功能在线性空间，精力为每动态精力充沛的边界功能被保存被证明。当库被开发，过去常恢复未知波浪速度和波浪的线性系统和反复的算法与动态精力充沛的边界函数采购函数，它每次快收敛在步。输入数据是小气的，仅仅，测量边界要恢复的未知函数拉紧，边界珍视并且倾斜。现在的方法的精确性和坚韧性被在大噪音下面把准确答案与估计的结果作比较直到 20% 证实。

粘土矿物的摩擦滑动特性及对断层力学性质的影响

粘土矿物在浅部断层带中广泛存在,而其特殊的力学性质会显著影响断层的强度以及断层错动的行为模式.因此在浅部断层地质条件下,针对粘土矿物摩擦滑动特性的研究对于我们解释和预测断层的活动行为有重要意义.本文系统地总结了前人的工作,发现含水条件,以及温度和压力的变化都会影响到粘土矿物的摩擦强度,在自然断层带中断层强度随着粘土含量的增加而系统性的降低,但是粘土矿物在断层带中不同的分布状态会造成显著不同的断层弱化.当断层带岩石中含有少量的粘土矿物时,粘土矿物对断层强度的组构弱化远大于其在断层带中均匀分布时所造成的弱化作用.粘土矿物对于断层滑动的弱化和稳定性作用在断层浅部(<8 km)的温度(<150℃)和压力条件下没有发生明显的变化.在断层带粘土矿物的研究中,相比于粘土矿物在断层岩石中的绝对含量,我们应更多的关注粘土矿物在断层带中分布的组构.

多高超声速飞行器双阶段协同俯冲制导律设计方法研究

以高超声速飞行器协同攻击需求为研究背景,开展了下滑段-末段导引段“双阶段”协同制导方法研究。在下滑段,提出了以倾侧角符号切换控制位置偏差、以倾侧角幅值调节控制时间、以攻角调节控制能量的时间协同下滑制导方法,兼顾了高度/速度/位置/时间协同需求,为末段导引段实现高精度协同制导提供支撑。在末段导引段,通过引入末段初速度依赖偏置比例导引项,给出了改进的协同时间/角度末段导引律设计方法,兼顾了落角/时间协同需求。通过仿真,验证了双阶段协同俯冲制导律应用于高超声速飞行器协同制导问题的有效性。