Research on seismic stress triggering

This paper briefly reviews basic theory of seismic stress triggering. Recent development on seismic stress triggering has been reviewed in the views of seismic static and dynamic stress triggering, application of viscoelastic model in seismic stress triggering, the relation between earthquake triggering and volcanic eruption or explosion, other explanation of earthquake triggering, etc. And some suggestions for further study on seismic stress triggering in near future are given.

常规岛汽机旁路调节阀抗震性能研究

为防止常规岛汽机旁路调节阀在地震期间发生共振,致使调节阀与连接管道受到破坏,使用ANSYS软件中Modal模块,对DN 300 Class900汽机旁路调节阀进行模态分析,得到调节阀各阶自振频率。当调节阀的基频高于33 Hz时,使用等效静力法。对调节阀进行抗震分析,得到阀门整体及各部件的等效应力和变形。根据ASME BPVC-Ⅲ中对核级设备抗震的规定,对调节阀在承受地震载荷时的应力强度进行评定,结果表明:阀体、阀盖、阀杆、支架最大应力分别为133.63、77.52、29.46、71.54 MPa,中法兰螺栓最大拉应力为183.23 MPa,最大剪应力为15.36 MPa,均满足抗震强度要求。

地震应力触发研究

介绍地震应力触发基本理论.从地震静态和动态应力触发、粘弹性模型在地震应力触发中的应用、火山喷发或爆炸与地震触发及地震触发的其它解释等几个方面,综述近年来地震应力触发的研究进展,并对地震应力触发研究近期的发展进行展望.

汶川8．0级地震触发与余震活动空间分布研究

文中分析研究了2008年汶川8.0级地震发震构造即龙门山断裂带历史和现今地震活动情况,并计算主震发生后产生的库仑破裂静应力变化,讨论了地震触发与余震空间分布之间的联系。结果表明,龙门山断裂带以虎牙—北川—安县为界分为二段,西南段和东北段在地震活动性方面存在着较大的差异。虽同处一条断裂带上,但两者之间地震活动没有联系。汶川8.0级主震发生之后,在空间上产生的库仑破裂静应力变化具有很明显的分区特征。龙门山断裂带北川至青川之间库仑破裂应力变化值大于+0.05 MPa,主震对该地区后续ML≥5.0余震的发生存在着触发作用。

2014年2月12日新疆于田M_W7.0地震源区静态库仑应力变化和地震活动率

2014年2月12日新疆于田M_W7.0地震源区位于巴颜喀拉块体与西昆仑块体的连接部位,东西向拉张构造发育,距离2008年3月21日于田MW7.1地震震中位置约100km.根据有限断层地震破裂过程模型,计算了2008年新疆于田地震产生的静态库仑应力变化.此次地震的断层面呈北偏东方向,在断层两端出现3个应力加载区,2014年于田主震位于破裂前端的库仑应力加载区.这一结果表明,2008年于田地震可能对2014年地震事件起到了触发作用.2008和2014年新疆于田地震产生的静态库仑应力变化与余震事件的空间分布具有明显的相关性,大多数余震位于应力加载区,发生在卸载区的余震较少.静态库仑应力变化与余震序列吻合较好.2014年3月21日新疆于田地震之后40天,在北西方向发生MW5.2强余震,其震中位置的应力增量达到0.63×105Pa.通过比较,发现静态库仑应力变化和地震活动率之间具有较好的相关性.地震活动率较高的区域与静态库仑应力加载区相对应,如康西瓦断裂东段、贡嘎错断裂中段和东北段等区域.

库仑应力变化及其在地震学中的应用研究进展

首先介绍了库仑应力的定义及其物理含义。阐述了库仑应力在强震对余震的触发作用、强震对后续地震序列的触发、应力影区对地震的抑制作用、地震活动性分析以及相关软件的应用等五个方面的应用研究进展。最后探讨了库仑应力在地震学应用中存在的不足与前景。

地震静应力作用与井水位孔压响应分析——以唐山古冶5.1级地震为例

计算古冶5.1级地震震前、同震、震后唐山地区9口流体井的孔压分布和实测井水位升降情况。结果表明:(1)震前,唐山古冶地区处于应力累积的状态,压缩区为近东西向,拉张区为近南北向,实测的井水位升、降情况基本与压缩、拉张情况一致;(2)震时,压缩、拉张区没有改变,但应力有所释放,实测的井水升、降情况存在与压缩、拉张情况不一致的现象;(3)震后,压缩区演变为拉张区,拉张区演变为压缩区,实测的井水位升、降情况也基本与压缩、拉张情况一致。本文较为全面地解释了地震静应力从震前到震后的调整过程,通过计算震前、震时、震后的井孔压分布得知,井孔压在走滑断层破裂带周边呈四象限分布,这种变化特征可用震前闭锁剪力模型解释。

利用InSAR和GPS数据分析台湾西南两次M_w>6地震的触发关系及应力影响

利用InSAR和GPS进行地震研究具有很大的优势,InSAR能够在较大范围内快速地获得连续的同震形变观测,而GPS测量精度高,可迅速获得稳定的测量结果。随着SAR卫星的增多、重返周期的缩短,利用InSAR和GPS联合进行地震触发关系及应力影响研究也变得更为有力。2010年3月4日和2016年2月6日台湾西南部接连发生两次Mw6.0以上地震,分别被称为甲仙地震和美浓地震。本文利用GPS和InSAR同震形变场联合反演了甲仙地震的滑动分布模型;结合之前的研究成果,基于静态库伦应力改变对甲仙地震与美浓地震的关系进行了分析;还为台湾西南部7个主要断层构建了断层格网并获取了它们的应力改变模型。结果表明,甲仙地震的发震断层表现为逆冲倾滑兼一定走滑分量的断层。甲仙地震的主要滑动区域处于12~16km深度之间;最大滑动量为0.61m位于约14km深处。本文线性反演得到的甲仙地震地震矩为2.27×10^18Nm,相当于Mw6.20。甲仙地震后美浓地震的发震断层上应力增值达4.0MPa,应力增加的面积约占推断断层总面积的74%,表明甲仙地震对美浓地震的发生具有十分明显地加速作用。甲仙和美浓地震共同作用下,西侧的左镇断层和新化断层产生了较明显地应力积累。根据应力改变结果,本文认为甲仙地震和美浓地震后,台湾西南部的左镇断层和新化断层都具有较高的危险性,值得持续关注和进一步研究。

云南景谷M_S6.6地震对南汀河断裂带地震危险性的影响

南汀河断裂带是滇西南块体内部的一条左旋走滑断裂带,几乎横切整个块体,总长度达380km,是块体内NE向断裂中最长的一条,也是次级块体的边界断裂.南汀河断裂带晚第四纪活动性非常强烈,但仅南段在1941年记录到一次约7级的地震,其余段落还没有5级以上地震的记录,目前可能正处于应力积累和孕震阶段.2014年10月7日发生的景谷MS6.6地震位于断裂带南东约94km,其地震烈度等震线长轴与余震皆呈北西展布,指向南汀河断裂带.为了解景谷地震对周边构造特别是南汀河断裂带的影响,本文通过数值模拟方法计算了地震触发的同震静态库仑应力变化.利用两种同震滑动分布模型计算获得的结果显示,景谷地震对震中附近的断裂,如澜沧江断裂和景谷断裂影响较大,局部应力增加可达90kPa;对较远的断裂,如南汀河断裂带、龙陵—澜沧断裂带和无量山断裂带的影响较小,应力变化值均小于10kPa.通过设置不同断层参数进一步计算,南汀河断裂带北段两支断裂断层面上的静态库仑应力扰动呈半圆形分布,应力增加的最大值位于24.15°N附近的地表,沿断层的走向和深度都逐渐减小.其中西支断裂上应力变化最大值为0.89kPa,东支断裂上为1.18kPa.此外,在南汀河断裂带北段的古地震研究结果显示,该断裂段全新世以来发生过产生地表破裂的大地震,震级应当不低于7级.放射性碳测年将该次古地震事件的发震时间限定在900—1480AD,离逝时间为535—1115年.结合古地震事件的离逝时间和断裂带的滑动速率,本文计算得到南汀河断裂带北段已经积累的水平滑动量为2.8+1.5/-1.0m,进一步利用滑动量与震级的经验公式可估算出该断裂段目前积累的滑动量如果完全释放将会产生一个7.5+0.1/-0.2级的地震.虽然景谷地震在南汀河断裂带上触发的静态库仑应力变化值表明,该地震可能不会引起南汀河断裂带地震危险性的突变,但仍起到一定的加速作用.再考虑到断裂带北段目前已经积累了约7.5级地震所需的能量,该断裂段在未来具有较高的地震危险性.

阿尔塔什水电站联合进水口塔群三维有限元静动力分析及配筋设计

通过建立山体、回填混凝土以及进水口塔群三维网格模型进行有限元分析,基于子程序成功开发了4节点单自由度用户单元,较好地模拟了动水压力与结构之间的相互作用,并采取振型分解反应谱法进行动力分析,对塔群结构和地基的应力及变形分布规律进行分析研究。通过进水塔结构、地基应力及位移等计算结果,论证塔体的结构稳定性及安全性,并对阿尔塔什水电站联合进水塔群结构进行应力配筋计算以及地基承载力验算。结果表明:对于基础是变截面的塔体底板,上表面的应力控制工况为运行期,下表面控制工况是检修期;对于基础为非变截面的塔体底板,应力控制工况为检修期。两侧边墙应力控制工况为运行期+横竖向地震;后胸墙及中墩应力控制工况为运行期+纵竖向地震。依此,为今后联合进水口塔群结构稳定与配筋计算提供借鉴。

CAP1400余排泵地震可运行性及压力边界完整性分析

为考察余热排出泵在地震工况下的安全性,对泵组进行三维实体建模并适当简化,通过模态分析,计算出泵机组的一阶固有频率为33.342 Hz。在此基础上以安全停堆地震载荷并加上10%的余量作为地震输入,采用静力分析法进行抗震分析,得到SSE时/后转子与定子间的间隙均大于0。对压力边界在事故工况下进行应力评定,按ASME BPVC-Ⅲ最严格准则进行评价,并对主密封垫片密封性能进行理论计算,计算结果均满足限值要求。因此该设计可满足地震工况使用要求。

密松水电站副厂房结构抗震分析

水电站副厂房是设置重要电气设备和工作人员工作的主要场所,其抗震安全性直接关系到整个电站的安全运行,以密松水电站副厂房为例,采用振型分解反应谱法对其结构进行抗震计算分析,给出了结构自振特性及在地震作用下的动应力、动位移,并采用最不利组合法将动力计算结果与静力计算结果进行叠加,对叠加后的结构应力及位移进行评估分析。结果表明,高地震烈度下,副厂房结构上部纵、横梁底部应力较大,建议在这些部位增大梁截面尺寸或加强配筋,以保证副厂房结构的安全运行。

框架预应力锚杆支护边坡地震动稳定性分析方法

在考虑锚杆预应力对黄土边坡稳定性影响的情况下,根据土体边坡滑移面的破坏模式,建立了框架预应力锚杆支护边坡的地震稳定性分析模型。利用集中质量显式有限元法,将土体离散为土体静动力微元和土体预应力微元,并建立了相应的离散动力平衡方程,推导了边坡在地震作用下的位移反应和滑移面上的应力场。基于位移反应和土体应力场,提出了框架预应力锚杆支护边坡在地震作用下的稳定性安全系数计算方法。用本文方法针对某一工程实例进行分析,并与拟静力法的结果进行比较。比较结果表明,本文方法对于土质均匀的黄土边坡是可行的,相比拟静力法,更能反应黄土支护边坡的地震作用和土的动力特性。

核电厂最终热阱冷却塔内填料装置的抗震分析和评价

为评价某核电厂最终热阱冷却塔内的填料装置的抗震性能,对填料装置模型进行合理简化,用有限元法建立计算模型,在各种工况下进行载荷组合计算,对装置进行自重载荷下的静态分析和地震载荷下的动态响应分析,并按ASME规范对计算结果进行评定.结果表明该填料装置的设计满足该核电厂的抗震要求.

地震作用下边坡岩体动力稳定性数值模拟

以金沙江龙蟠边坡变形岩体为例,采用人工合成地震动为输入条件,并考虑超静孔隙水压力的作用,运用离散单元法进行边坡岩体的全时程动力分析,探讨地震作用下边坡岩体的动力响应规律及稳定性。数值模拟结果表明:地震惯性力的作用引起剪应力的积聚效应;岩体结构面对岩质边坡的地震动力响应起控制性作用;边坡最危险状态是地震刚刚开始时由静态到动态所发生的巨大系统改变之时;地震作用导致岩体变形破坏的主要机制是剪应力积聚和超静孔隙水压力累积效应的耦合作用。同时,计算结果还表明,龙蟠边坡变形岩体在遭受地震时不会发生整体性的远程滑动,这一结论对金沙江宽谷坝址的抉择具有重要的工程应用价值。

剪刀撑水泥砂浆网薄层加固砌体墙体拟静力试验

主拉应力破坏是砌体结构在地震荷载作用下最常见的一种破坏形式,剪刀撑水泥砂浆网薄层加固法就是针对砌体结构抵抗主拉应力不足的一种加固方法。为了考察该方法加固砌体墙体的受力性能及加固效果,对6片砂浆强度不同、加固方法不同的墙体试件进行了拟静力试验。试验结果表明:剪刀撑水泥砂浆网薄层加固法能够明显提高砌体墙体的抗剪承载力;该方法更适合于加固砂浆强度较低的砌体墙体;采用该方法加固后的砌体墙体破坏形式以剪切滑移破坏为主;加固面层能够与原有墙体较好地共同工作。目前剪刀撑水泥砂浆网薄层加固法是一个崭新的课题,该拟静力试验给出的试验分析结果和建议可供相关研究和加固工程设计参考。

局部震动诱发煤体非稳态裂纹扩展及其冲击显现特征

为探明脆性煤体受静载作用下细观裂纹演化规律及宏观冲击显现特征,通过实验和模拟相结合的方法开展了煤样受压脆性破断的声发射信号演化及应力降过程研究。结果表明,煤体瞬时应力降过程裂纹演化规律与常规准静态受载过程在裂纹扩展诱发机制和裂纹扩展模式及范围方面均有显著差异:瞬时应力降中局部裂纹剪切滑移引发的大能量震动事件诱发其临自由面细观拉伸裂纹快速扩展贯通,进而形成碎屑并弹射飞出,其过程以拉伸裂纹动态扩展为主,而剪切裂纹在形成贯通面过程中产生;煤体受载大能量震动事件呈局部积聚并向周边扩展的规律,其形成的扰动诱发煤体局部细观裂纹快速扩展贯通及结构动态失稳,引发煤体宏观应力降及冲击显现现象;另外,震动事件、应力降及冲击显现存在时序性。煤体冲击显现烈度与应力降前后刚度比及释放能量正相关,所测试煤样临界刚度比约为18.2,小于此值时无明显冲击显现现象,反之,随着刚度比和释放能量增大相继呈现少量碎屑弹射、大量碎屑弹射、碎块弹射和剧烈煤爆4种冲击显现现象;冲击显现中碎屑弹射速度及动能随刚度比增大有一定的上升趋势,同时碎屑极限速度也相应增大。静载作用下煤体动态失稳过程的研究及结论对理解煤矿冲击矿压孕育演化过程及致灾机理有一定的借鉴作用。

配置高强箍筋混凝土框架梁端抗震性能试验研究

进行15个框架梁端试件的低周反复加载试验,其中试件的剪跨比包括1.4、2.5和3.4,试件的受力纵筋为HRB500级钢筋,箍筋为970MPa级PC钢棒和HRB400级钢筋。研究配置高强纵筋和高强箍筋的混凝土框架梁端的破坏特征、滞回曲线、骨架曲线、位移延性和刚度退化等抗震性能和极限承载力,分析平均约束应力(ρ_(sv)f_(yv))的影响,并利用试验结果对比分析了中国、美国和日本相关标准的受剪承载力计算公式。结果表明:提高ρ_(sv)f_(yv)可限制试件裂缝开展,降低破坏程度,使试件滞回曲线饱满,并可提高其抗震性能与极限承载力,但对受弯破坏试件的承载力和位移延性的提高幅度不大,且过大的ρ_(sv)f_(yv)会使梁身过强而出现梁端结合面破坏;达到极限承载力时,所有试件的受力纵筋均屈服,受剪破坏试件中PC钢棒箍筋的实测最大应变值为3.8×10^(-3)～5.2×10^(-3);当取f_(yv)为钢筋实测屈服强度且ρ_(sv)f_(yv)≤3.5MPa时,按《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)和《高强箍筋混凝土结构技术规程》(CECS 356—2013)计算受剪承载力与试验值之比平均分别为0.91和0.87。

临潭-宕昌断裂及附近地区静态库仑应力变化及地震活动性研究

基于Okada的弹性半空间模型,分别计算岷县MS6.6、MS5.2地震和岷县-卓尼MS5.0地震对后续地震的静态库仑应力变化,分析应力扰动对后续地震的影响。结果显示:1)研究区内3次中强地震的共同作用促进了后续地震的发生,后续地震绝大部分位于应力增加区内;2)临潭-宕昌区域背景地震活动性较强,尤其是宕昌及周边地区,地震活动呈条带状展布,与临潭-宕昌断裂走向垂直,研究区整体地震活动性变化以宕昌地区为中心向外呈辐射状减弱;3)岷县段、西段和中段处于应力累积阶段,未来发生强震的可能性较小,宕昌段未来一段时间内地震活动性高于区域背景地震活动性,值得高度关注。

地震荷载下土体应力分析与挡土墙土压力计算分析

地震荷载作用下,按现有规范采用拟静力法设计的挡土墙仍发生了各种破坏。为探索地震荷载下土中应力分布对于岩土抗震工程的作用,合理地进行挡土墙抗震设计,采用拟静力法对地震荷载进行描述,根据弹性力学理论并假设问题满足平面应变的条件下,推导地震荷载下土体主应力的大小和方向的计算公式。通过对该点Mohr应力圆的分析,给出挡土墙动土压力大小与土体裂缝深度计算方法。研究结论:(1)地震主动和被动土压力系数均随着内摩擦角的增大而增大;(2)黏聚力对地震主动土压力系数的大小无影响,对地震被动土压力系数的影响较小;(3)土体裂缝深度随内摩擦角和黏聚力的增加而增大。