亚洲地区Benioff应变释放和强震活动的周期性特征研究

为研究亚洲地区强震Benioff应变释放和周期性活动特征,本研究采用了1900—1999年的IASPEI百年目录和2000—2008年的全球CMT目录组成的混合目录,分别考察了亚洲地区1900—2008年MW6.9以上强震的Benioff应变释放时间演化、深浅源地震的累积Benioff应变线性偏离和MW8.0以上强震周期性活动的Rydelek-Sacks检验三方面内容。结果表明,Benioff应变释放整体上大致存在30年左右的强弱起伏;深、浅源地震的累积Benioff应变线性偏离具有不同的周期性活动,其中深源地震约为40年左右,浅源地震具有更长的活动周期;MW8.0以上强震的发生存在33±2年的周期性活动。作为结果的外推,亚洲地区未来10年的强震活动正处于以1990—2020年为活动周期的后三分之一阶段,应变释放水平相对2000—2010年较低,可能与1990—2000年的水平相当。

基于累积Benioff应变释放趋势拟合分析及预测

中强地震之前,在震中区及其周围区域会出现地震活动增强或者减弱的变化现象,反映在地震能量的释放上就表现为"加速"或者"减弱".基于地震活动稳定发展的假定,本文对1970-2010年间苏鲁皖交界处累积Benioff应变释放序列进行构造,采用多种不同的非线性函数对各个应变累积趋势进行拟合,并对拟合结果进行误差分析,同时计算得出了未来1-3年的应变释放量和其对应的最大震级.

四种典型球墨铸铁应变释放系数及其塑性修正研究

盲孔法是工程中测量残余应力最普遍的方法,其中材料的应变释放系数是该方法中的关键参数,目前国内外对球墨铸铁的应变释放系数研究相对较少。本文采用盲孔法对四种常用球墨铸铁QT450-10、QT550-6、QT600-3和QT700-4的应变释放系数进行了标定,得到应变释放系数与应力的关系曲线,发现低牌号的球墨铸铁由于铁素体含量多,对应力集中更为敏感,在标定试验中易产生局部的塑性变形。使用基于形状改变比能S的修正方法对四种球墨铸铁的应变释放系数进行修正,发现和其他均质金属材料不同,球墨铸铁应变释放系数与■之间存在良好的线性关系,因此提出了球墨铸铁应变释放系数关于■的修正公式,可直接应用于盲孔法测量球墨铸铁的残余应力。

粘弹性应变能释放率的虚拟网格计算方法

应变能释放率是粘弹性裂纹扩展判断的重要依据。为了解决低质量网格条件下的高精度粘弹性应变能释放率的数值计算问题,提出了裂纹尖端虚拟网格方法。在原始网格位移场基础上通过插值手段获得虚拟网格位移场、应力及应变场分布;基于虚拟网格信息并结合虚拟裂纹闭合方法,开展应变能释放率的数值计算。虚拟网格方法在应对裂纹扩展过程中任意复杂网格形式的同时,不再需要对原始裂纹尖端进行精细网格划分。两种典型断裂模式下的算例仿真结果表明,全积分形式的虚拟网格方法可以实现低泊松比条件下应变能释放率的高精度数值计算,相对误差均在5%以内。为了应对高泊松比下的断裂问题,设计了虚拟网格方法的缩减积分方案;缩减积分方案下的应变能释放率相对误差在1%左右,计算精度较全积分方案大幅提高。

采矿诱发断层滑移失稳机制与能量释放规律研究

为研究采矿诱发断层滑移失稳机制与能量释放规律,通过对现场围岩节理裂隙调查和钻孔取芯开展试验,获得了岩体节理裂隙产状分布及围岩基本力学参数,采用Hoek-Brown强度准则对不同层位岩体的力学参数进行修正,以离散断裂网络(Discrete Fracture Network,DFN)形式将节理裂隙数据导入FLAC3D软件,构建精细化数值模型并进行了模拟分析。研究表明:将岩体库仑破裂应力增量ΔCFS作为断层滑移失稳的定量判据,可有效预测断层的滑移失稳区域;当主应力沿断层上盘方向进行偏转时,ΔCFS随着偏转角度与断层倾角增大而降低,断层周边岩体不易发生损伤破坏;当主应力沿着断层下盘方向进行偏转时,ΔCFS随着偏转角度与断层倾角增大而增大,断层周边岩体的损伤破坏程度加剧;断层滑移失稳分可以为3个阶段,即滑移蓄能阶段、稳定滑移阶段与滑移弱化阶段;断层周边岩体应变能密度集中区为断层滑移失稳时能量释放位置,岩体应变能密度分布呈现出积聚—向下扩散—重新积聚现象;利用断层滑移失稳的能量公式,可估算出断层滑移失稳时的能量释放大小。

基于Benioff应变能量释放对郯庐地震带中南段未来地震活动活动分析

基于地球物理研究理论,模拟了郯庐断裂带中南段1897—2021年Benioff能量蠕变释放排列,探讨各种不同的地震数据模型对模型进行数据科学分析,通过对算法及模型的差异分析进行研究,从各种的科学数据对比分析中探讨郯庐断裂段中南段Benioff累积应变的发展变化,并据此对上述区域未来1~3年的研究的能量释放及可能发生的地震进行预测。

基于G-R关系的应变积累释放模型研究中国大陆强震的分区活动

针对过去应变积累释放曲线或模型存在的不足,根据GR关系以及能量震级经验关系,推导出一个相对独立的应变积累速率公式.同时在活动地块假说基础上,选取了中国大陆地震活动较为典型的几个地块分区,在考虑历史地震目录完整性基础上,利用1970年以来的小震资料,计算了各地区6级以上地震的年均应变积累速率,从而给出各地震分区相对的地震活动水平;并将之用于改进后的模型,通过对各地震分区现今所处应变状态以及目前状态在其地震轮回活动中所处阶段的研究,探讨了各地震分区的未来地震形势.

中国大陆7级强震前中小地震应变释放特征

给出加速模型拟合的穷举方法,以中国大陆21次6.8级以上地震为例,在单个震例详细研究的基础上,总结中国大陆7级左右地震前地震应变释放的群体特征。总的来看,7级左右地震前中小地震应变释放模式可分为5类,第Ⅰ类是震前震中周围较大范围应变释放加速、震中附近较小范围应变释放减速（DA）,约占38%;第Ⅱ类是震中附近较大范围应变释放减速、较小范围应变释放加速（AD）,约占19%;第Ⅲ类仅能检测出应变释放的加速特征（ASR）,约占14%;第Ⅳ类仅能检测出应变释放的减速特征（DSR）,约占24%;第Ⅴ类仅1例,各种尺度的时、空范围内,基本上呈现应变匀速释放特征（LSR）。前兆性地震序列应变加、减速释放的持续时间一般相差3-6年,这表明增强基础上的平静往往是强震前中小地震活动典型的应变释放特征。DA模式中震前具有稳定的应变加、减速释放特征的临界区域范围平均来看大约分别是震中附近260-400 km及100-200 km,大约分别是7级左右地震平均破裂尺度的3-5倍及1-2倍;AD模式与此相反。模型参数m值具有较好的稳定性,就应变释放加速现象而言,无论何种应变释放模式、无论应变释放的绝对量如何,其加速释放速率大体相当。而从应变释放减速情形来看,＂外围增强、内部减弱＂的DA模式,其应变减速释放特征最为明显。

盲孔法测量焊接残余应力应变释放系数的有限元分析

为探讨简单易行的盲孔法测量焊接残余应力应变释放系数A、B的标定方法 ,根据盲孔法测量残余应力时应变释放系数A、B试验标定原理和强度理论 ,建立三维有限元模型 ,分别对盲孔法测量 92 1A钢焊接残余应力应变释放系数进行有限元标定和孔边应力集中有限元塑性修正 ,并由此得出应变释放系数随孔深与孔径比值的关系式和应变释放系数随形状改变比能参量S变化的塑性修正公式 ;将有限元标定结果与试验标定结果、通孔应变释放系数理论解进行比较 ,结果表明 ,有限元标定结果与试验结果、通孔应变释放系数理论值有较好的一致性 ,经塑性修正 ,计算结果与试验测量结果的偏差大大减小 ,建立适当有限元模型 ,用有限元法标定释放系数和进行孔边塑性变形修正是可行的。

盲孔法中应变释放系数的有限元模拟标定

盲孔法测量焊接残余应力时,孔周围材料超过屈服状态,产生塑性变形而引入塑性附加应变,使得测量结果产生较大误差.根据应变释放系数A,B试验标定原理,对Q345R钢进行试验标定.以一定应力状态下形状改变比能系数S作为判据,对应变释放系数A,B进行修正,使得焊接等高残余应力的测量结果更为精确.基于强度理论,应用有限元软件,对Q345R钢的应变释放系数A,B进行三维有限元数值计算.结果表明,用有限元进行应变释放系数的塑性修正是可行的.

不同温压条件下声发射应变能释放特征——加速模型参数物理含义的初步讨论

利用不同温、压条件下的花岗岩变形实验数据,研究声发射(AE)事件应变释放特征,探讨加速模型参数m值与温压环境的关系.常温条件下,声发射应变显示一定的加速释放特征,但m值随围压增加未显示出趋势性的变化,表明常温条件下m值与岩石强度关系不密切.围压固定时,m值随温度升高逐渐变大,声发射应变从加速释放逐渐过渡到匀速释放,这意味着不同温度条件下岩石变形过程中内部微破裂形式的差异,可能导致应变释放类型的较大差异(即m值的较大差异).在浅表地层的温压条件下,岩石破坏前显示一定的加速释放特征,m小于1;在渐进式破坏区段,应变释放呈逐渐减弱的减速释放态势,m明显大于1;在深部温压条件下,应变释放加速特征明显,m值明显较低.此外,完整岩样破裂前声发射应变加速释放特征显著,而宏观剪裂面的黏滑之前,声发射应变基本上匀速释放.

用应变积累释放模型研究中国大陆地块分区地震活动

依据活动地块假说及活动边界的划分,对中国大陆地震活动进行分区.在此基础上,应用应变积累释放模型,通过地震应变积累释放的计算,研究了中国大陆各活动地块分区的地震活动性,初步探讨了各地块的地震活动阶段划分.此外,还对应变积累释放模型的应用前提条件进行了必要的讨论,并对模型结果中可能出现的问题给予一定分析.

巷道开挖围岩能量释放与偏应力应变能生成的分析计算

巷道开挖,围岩能量释放,同时在围岩中产生偏应力。围岩应力是原岩应力与偏应力的叠加,偏应力或偏应力能控制岩体破坏。在静水压力p0和岩体体积应变为0的条件下,利用文[1]在弹性、非线性软化本构模型导得的巷道围岩应力分布表达式,用重积分计算了围岩弹性区和软化区中的偏应力应变能Ud,证明了Ud可以简捷地用地应力p0关于巷壁位移ua做一次积分再乘巷壁周长的途径来得到,阐述了该计算途径的原理。巷道开挖过程围岩释放的能量等于围岩压力pa关于ua的积分乘巷壁周长。由此,可通过p0～ua曲线、pa～ua曲线所围面积的几何形式,表示围岩偏应力能、围岩弹性能释放量随ua变化的情况。所得研究结果可以深化围岩由于开挖产生的力学响应及挖成后围岩工况规律的认识。

川滇菱形地块的应变能积累释放周期和强震预测

将川滇菱形地块分为两个地块,分别以形变确定应变速率、深部速度构造确定弹性模量、联合地块体积确定地块应变能积累与时间的关系,结合历史强震研究应变能积累释放周期以及该周期内的强震活动,进而研究应变能积累释放与强震活动的关系.结果表明,地块应变能积累释放存在周期性并可预测强震震级.在应变能积累前期,没有强震(M≥7.0)发生;随着时间增加,应变能继续增加,地块上先后发生几次强震,但每次强震震级均小于预测震级,即一次强震只释放了一部分能量;而后应变能积累继续增加,直到一、二次特大强震(M≥7.5)发生,将绝大部分应变能释放.至此,老的周期结束,新的周期开始.应变能积累从小到大直到最后完全释放的周期性导致了地震的平静活跃周期,地震活跃期比平静期长得多.本文认为,大区域地理范围因其含有多个地块,不宜讨论其地震平静活跃周期,而对于小范围单次强震也不宜讨论其复发周期.虽然活跃期中的强震从时间上看并无任何规律,但利用活动地块应变能的积累释放曲线所预测的震级与实际震级很接近.本文结果对于地震安全性评价工作可能有重要意义.

隧洞岩爆应变能释放机理研究

为进一步认识隧洞岩爆应变能释放机理,获得岩爆过程完整演化图像,定义弹脆性细观损伤模型和刚度退化迭代算法,并将其嵌入有限元程序模拟一个深埋隧洞岩爆发生过程。结果表明:岩爆发生过程为首先在洞壁母岩中形成"V"形剪切滑移带,并从中分划出楔形岩爆体;随后岩爆孕育进入临界状态;最终楔形体挤压破坏,导致卸荷释放应变能。岩爆孕育、演化发生包含丰富细观力学机制:岩爆区的分划机制——剪切滑移;滑移带中的细观力学机制——张拉破坏;岩爆的临界状态——楔形体的极限平衡;岩爆能量释放——楔形体裂隙带卸荷。楔形体位移监测表明:岩爆发生时,楔形体经历弹性外鼓、卸荷回弹及片状抛出3个阶段,片状爆裂发生在卸荷回弹阶段。

新疆于田两次7.3级地震之后南北地震带Benioff应变比分布特征研究

利用中国地震台网的地震目录,分别计算新疆于田2008年3月21日7.3级、2014年2月12日7.3级地震前后30天南北地震带Benioff应变比。结果表明,2008年7.3级地震后1年内,后续5级以上地震均发生在Benioff应变比高值区域附近或者高、低值交界区域,强震活动与Benioff应变比的高值区域存在明显对应关系。这反映了相应区域应力水平可能较高,于田地震的发生导致这些应力高值区容易释放小地震,研究结果对该区域后续强震的发生有一定指示意义。

盲孔法测残余应力中应变释放系数的修正方法

应变释放系数A、B是影响盲孔法测试精度的主要因素,常规方法都是通过标定试验来得到具体的A、B值;在前人工作的基础上,本文采用有限元软件,通过建立三维有限元模型,数值模拟了应变释放系数的测试试验。并对随形状改变比能参量S变化的应变释放系数塑性修正公式进行了推广。采用该公式来计算应变释放系数。能够大大提高计算精度,并可以省去标定试验,既节省时间,又方便经济,具有很重要的应用价值。

冻土非线性临界应变能释放率的测试方法

针对冻土材料的非线性特点,讨论了非线性临界应变能释放率GC的测试原理和方法,推导了相应的计算公式和参数确定的方法;然后给出了单边裂纹三点弯曲试样和单边“人”字切口试样的实验测试步骤和结果。结果表明,2种试样线弹性应变能释放率GC存在明显差别,但是,“人”字切口试样的GC与单边裂纹试样的GC*一致,说明非线性应变能释放率不强烈依赖于试样的类型。

盲孔法测定焊接残余应力应变释放系数的模糊数学分析

在分析一些引起盲孔法检测焊接残余应力测量误差的不确定因素的基础上,引入模糊数学方法对应变释放系数进行评价。在允许常规模型中的有关参数在一定范围内变动、用隶属函数表示其取值分布情况的前提下,建立应变释放系数的模糊数学模型。将应变释放系数评价模型中的有关参数考虑为正态分布模糊数,利用水平截集概念转化为普通集问题进行求解。以921A钢板焊接的残余应力测量为例,计算出不同置信水平的应变释放系数A和B的数值。结果表明,基于模糊集的应变释放系数评价模型能适当屏蔽一些不确定因素,更准确地反映实际情况。