地震诱发工程岩体结构面滑移概率分析

基于非平稳随机地震动模型,编制快速合成人工地震动的程序以实现对工程地震动的随机抽样。对工程岩体地震响应进行等效线性数值计算时,定义结构面的水平等效加速度(时程),将结构面水平等效加速度(时程)的最大值超过其屈服加速度(滑移阈值)作为岩体失稳的极限条件;基于地震动随机抽样和等效线性化时程计算,提出一种随机地震动作用下工程岩体沿结构面的滑移概率和稳定可靠度的计算方法。考察某工程岩体在附近3个潜在震源影响下的结构面的滑移概率和稳定可靠性。结果表明,震级相差不大时,远场地震诱发该工程岩体的失效概率小于0.01%;近场地震作用下,工程岩体的失效概率为26.1%。     

断层破裂速度对地震动影响的离散波数有限元法模拟

地震断层的破裂速度是断层破裂过程中的一个重要参数,它对近场地震动及其空间分布,特别是近场地震动的方向性特征有着重要的影响．为从理论上分析断层不同破裂速度对地震动方向性效应的影响,根据设定地震和根据统计关系得到的震源参数,采用离散波数有限元方法数值模拟不同破裂速度下地表观测点的地震动时程,分析地震动的峰值、反应谱和持时3个基本参数及其空间分布特征．研究表明：在地震马赫数为0．700～0．925的破裂速度范围内,断层破裂值均会使地震动及其分布呈现明显的方向性特征;断层破裂前方的地震动峰值和反应谱值大于破裂后方的地震动值,地震动持时则相反;在断层破裂方向的末端一定距离内存在一个典型的区域,在此区域内的地震动显著受到方向性的影响和控制,其地震动峰值和反应谱值显著高于其他区域,而持时则低于其他区域．总之,破裂速度对地震动及其分布的方向性特征有重要影响,随着破裂速度逐渐接近于剪切波速,地震动的方向性特征也越来越明显．     

断层冲击相似模拟微震信号频谱分析

以济三煤矿6303工作面地质条件为背景,进行了断层冲击矿压相似模拟试验研究。利用TDS-6微震采集系统记录了试验过程微震信号,通过对微震信号频谱分析,并结合采动过程中矿压显现特征,总结提炼出断层滑移失稳微震信号的重要波形特征。试验结果表明:采动作用可诱发断层滑移失稳,如果断层围岩系统处于临界应力状态,则很小的扰动就能引起断层滑移失稳。冲击震动波传播遇到断层等不连续面时发生反射、折射,震动波部分或者完全不能穿过断层,导致在断层的另一盘监测不到震动信号。而断层滑移失稳是断层两盘发生的突然相对错动。因此,断层两盘是否监测到明显的震动信号,可以作为断层发生活化的判据。这一结论对于利用微震监测系统监测预报断层冲击矿压具有一定的借鉴意义。     

基于Goodman单元的顺层边坡爆破动力响应数值模拟

为了研究爆炸荷载作用下顺层边坡岩体的动力响应,采用数值模拟的方法对边坡坡面及岩体内部质点振速、应力场的分布规律进行分析,采用Goodman单元模拟岩体内部软弱结构面.结果表明：边坡台阶处坡形的变化会导致质点振速和应力值波动明显,台阶突出部位"鞭梢效应"显著,但质点振速与应力并非在边坡坡面的同一位置达到峰值,因此将质点峰值振速或应力值作为评价边坡稳定性的单一指标并不合理;岩体内部质点的动力响应规律主要与介质阻尼、结构面以及边坡形状等因素有关,结构面的存在会造成爆炸应力波的反射叠加,质点振速和应力值在结构面之前也有一定程度的放大;边坡自由面对应力波的反射叠加效应不应忽视.     

人工爆破地震作用的瞬态有限元分析

通过突加动荷方法模拟爆破过程,利用瞬态有限单元法求解爆破作用下岩体内的应力场和位移场,分析了南芬露天铁矿生产爆破对主运输平硐的影响。按位移等效原则建立爆破震动现场测试数据与模拟结果之间的关系,得到了突加动荷与质点震动速度、段爆破药量等物理量的关系,给出了岩体——硐室系统的阻尼系数、极限抗振速度和临界单段药量。结果表明现爆破下平硐是稳定的,规范中给定的岩体极限抗震速度有些保守。     

采动影响下逆断层特征参数对断层活化的作用规律

笔者分析了采动影响下断层滑移的主要影响因素,以数值模拟为研究手段,利用FLAC3D建立了逆断层简化模型,分析了不同断层倾角、不同落差及采掘工作面与断层不同距离的断层带附近煤岩体弹性能、断层面正应力与剪应力、断层滑移量的变化规律,从而揭示了采动影响下逆断层特征参数对断层活化的基本作用规律。研究结果表明:上盘或下盘开采,断层带附近煤岩体弹性能集中程度随工作面与断层距离的增大而降低,随断层倾角及落差的增加而增大,但下盘开采对断层带的能量集中程度较上盘高。下盘开采时剪应力较上盘显著增加,但正应力变化较小,易于断层活化。上盘或下盘开采,随工作面与断层距离的增加,断层滑移量减小。上盘开采,随断层倾角增大,断层滑移量增加;随断层落差增大,断层滑移量减小。下盘开采,随断层倾角增大,断层滑移量减小;随断层落差的增大,断层滑移量增加。     

爆破模拟对柔弱夹层顺层边坡的稳定性诊断

将处于静态平衡状态的柔弱夹层顺层岩体边坡在爆破振动作用下的滑移失稳问题,视为层面抗剪强度指标(φ、c)弱化造成的.通过爆破振动试验分析发现,在层面强度及振动频率一定时,随着爆破振动引起的质点振动速度的增加,柔弱夹层等效动内摩擦角和等效动粘聚力弱化值逐渐增大,且它们与爆破振引起的质点振动速度成幂函数关系,利用其关系可判断爆破振动作用下柔弱层面性质的顺层边坡的动稳定性.     

近断层地震动竖向分量峰值特性研究

对收集到的近断层（断层距不大于15km）地震动竖向分量进行分类后建立样本库,采用最小二乘回归方法,建立统计分析模型,对竖向地震动的峰值加速度、峰值速度及峰值位移进行回归分析;建立峰值参数与震级和断层距的衰减关系式及其相关系数,与其他研究者及近断层地震实际记录的峰值参数进行对比。结果表明,推荐的峰值衰减关系式与实际结果吻合较好,近断层竖向地震动高频波显著,随断层距衰减较快,为下一步近断层竖向地震动的研究奠定了基础。     

爆破震动中萨道夫斯基拓展式的回归分析

在运用萨道夫斯基公式进行爆破震动速度的测控分析中,当爆破震动质点的高程差发生改变时,该公式的适用性将受到限制.结合萨道夫斯基公式,并利用MATLAB软件对该式及拓展式的各参量进行了线性、非线性、残差分析以及无偏估计.试验结果分析显示,考虑高程差后的回归模型能更准确的预测不平整场地中爆破震动质点的速度值,同时降低了爆破震动速度的相对误差以及达到回归预测的目的,进而提高对工程中质点震动速度的测量精度.     

从震源破裂过程角度分析中国大陆强震面波震级高于矩震级的原因

基于有限断层模型和数值模拟,研究震源参数对面波震级的影响。结果表明,在矩震级相同的情况下,地震破裂持续的时间越短,面波震级就越高,反之亦然。影响地震持续时间的震源参数包括子断层破裂持续时间、破裂速度和破裂长度。若地震矩不变,子断层破裂持续时间和破裂长度与面波震级负相关,破裂速度与面波震级正相关。中国大陆测定的面波震级多数情况下显著高于矩震级的原因可能有二:一是中国大陆发生的强震多为板内地震,由于应力降偏大,破裂持续时间和断层长度可能偏短;二是相对于美国国家地震信息中心测定的Ms(20),中国地震台网中心测定的面波震级系统性地偏大。     

隧道穿越高烈度地震区断层带围岩地震响应分析

考虑地震荷载特征及隧道特点,运用多点同时激振的动力时程分析方法,采用结构面单元与实体单元组合模拟断层带的方法,研究了某穿越断层破碎带铁路隧道在未支护条件下的动力响应特性。分析了沿隧道横向、纵向和竖向激振地震动工况下与断层破碎带接触部位所产生的位移差、加速度放大倍率和屈服单元等。结果表明：结构面单元与实体单元组合合理模拟了断层破碎带的地震响应特性;地震运动引起断层破碎带接触部位产生明显的位移差,横向输入地震动时位移差值最大,达到51.8 mm,而沿纵向和竖向输入时,位移差值仅为横向输入的44.3%和23.1%;同一高程处断裂带的加速度放大倍率明显大于混合花岗岩;断裂带与混合花岗岩过渡段出现明显的剪切屈服区域,且横向、竖向输入地震动时尤其突出;断层破碎带对隧道在地震动作用下的响应规律影响显著,穿越断裂带隧道的断裂带部位与过渡段为抗震设计控制性区域,应深入加强抗震措施研究。     

商南-商城断裂带中段大型韧性走滑剪切带研究

商南－商城断裂带中段的韧性剪切带是由多条糜棱岩带及其所夹的变质岩块体组成的大型韧性剪切带。它是以简单剪切为主要变形机制的、于绿片岩相温压条件下形成的韧性剪切带。剪切带内糜棱岩的塑性变形和恢复重结晶作用强烈。糜棱叶理产状多较陡倾，ａ线理近水平，表明为走滑断裂。大量不对称旋转构造指示该剪切带早期为左行剪切，后期在不同地段又叠加上程度不同的右行剪切     

断层破碎带影响下隧道的震害分析

断层破碎带对隧道震害影响巨大,利用FLAC3D数值计算方法,研究了不同空间方位断层破碎带影响下隧道的地震破坏规律。研究结果表明:含断层破碎带是隧道震害发生的主要影响因素;在相交断层破碎带处,与隧道横断面大角度相交的工况比小角度相交的工况不利,且破坏的部位发生在与断层破碎带相交的位置;在非相交断层破碎带处,倾角为30°的工况最不利,且隧道破坏发生在左边墙肩部和右边墙角部,位于地震波输入的水平和竖直扰动的剪切波和疏密波的合力方向。     

歧口凹陷隐性断裂带特征及其对油气聚集的控制作用

隐性断裂带(断裂趋势带)是指盆地沉积盖层内发育的弱变形(隐蔽性较强)构造带,属于断裂带形成演化早、中期阶段的产物,由于缺乏明显的断裂面(带)和显著的位移而难以识别。在对苏北盆地、渤海湾盆地隐性断裂带研究基础上,于歧口凹陷识别出基底断裂走滑型隐性断裂带,并分析其特征、形成机制、控藏作用等。该断裂趋势带其自南向北可以分3个区段:南段基底断裂与盖层断裂体系直接连接构成花状构造;中段古近系的花状构造终止于沙二段,新近系仅发生挠曲变形,成为东西侧不同构造单元、南北部不同构造特征的平衡点;北段新近系发育的花状构造深部收敛于古近系的重力滑脱断层,基底断裂通过影响滑脱断层控制盖层断裂体系。研究结果表明,古近系基底断裂扭动作用主要以直接传递、调节传递、间接传递等3种方式控制影响盖层中隐性断裂带的形成。深部隐伏断裂切入基底,有利于热作用传递而促进烃源岩成熟;盖层中的隐性断裂带控制了沉积体系和隐蔽性圈闭的形成和分布;隐性断裂带的观点丰富了构造地质学理论,为油气勘探提供了新认识。     

断裂带中岩石硅化的微束研究

断裂带中岩石的硅化现象,通常称之为硅化岩或硅化破碎带,即经动力变质作用的断层岩,通过微束技术对其观察,它们显示出下列特征:在扫描电镜(SEM)下,硅化物质表现为细脉状,而在偏光里微镜下则表现为浸染状;对硅化岩进行组构观察,可见压扁 S 面和剪切 S 面;在透射电镜(TEM)下,可进一步区别不同的位错现象;断裂带岩石的硅化现象是受组成岩石的化学元素的构造地球化学作用所制约的,包括动力分异和化学亲和作用,动热变质作用和退化变质作用,氧化和还原作用以及脱水和水解作用。     

Simultaneous teleseismic and geodetic observations of the stick-slip motion of an Antarctic ice stream

Long-period seismic sources associated with glacier motion have been recently discovered, and an increase in ice flow over the past decade has been suggested on the basis of secular changes in such measurements. Their significance, however, remains uncertain, as a relationship to ice flow has not been confirmed by direct observation. Here we combine long-period surface-wave observations with simultaneous Global Positioning System measurements of ice displacement to study the tidally modulated stick-slip motion of the Whillans Ice Stream in West Antarctica. The seismic origin time corresponds to slip nucleation at a region of the bed of the Whillans Ice Stream that is likely stronger than in surrounding regions and, thus, acts like an 'asperity' in traditional fault models. In addition to the initial pulse, two seismic arrivals occurring 10-23 minutes later represent stopping phases as the slip terminates at the ice stream edge and the grounding line. Seismic amplitude and average rupture velocity are correlated with tidal amplitude for the different slip events during the spring-to-neap tidal cycle. Although the total seismic moment calculated from ice rigidity, slip displacement, and rupture area is equivalent to an earthquake of moment magnitude seven (M(w) 7), seismic amplitudes are modest (M(s) 3.6-4.2), owing to the source duration of 20-30 minutes. Seismic radiation from ice movement is proportional to the derivative of the moment rate function at periods of 25-100 seconds and very long-period radiation is not detected, owing to the source geometry. Long-period seismic waves are thus useful for detecting and studying sudden ice movements but are insensitive to the total amount of slip.     

含有粘土矿物断层泥地震与非地震标志

实验变形的含有粘土矿物断层泥的显微结构观察提供了判别自然界断层滑动习性的标志. 含有粘土矿物断层泥的摩擦实验显示了2种模式, 一种是稳态滑动,另一种是粘滑,即有可能发生大地震. 此两种实验产物的显微结构记录了断层的滑动性质,均匀变形的断层泥是断层非地震( 稳滑) 的结果, 局部强烈变形是断层地震( 粘滑) 的产物. 均匀变形使粘土矿物产生优选方位( S 叶理) , 在一定程度上它反映了剪应变的大小, 局部变形形成吕德剪切和 Y 剪切,云南小湾 F7 断层中具有类似的结构特征,计算结果表明 F7 的稳滑量约 43%~ 52%.     

鸟取MJMA 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.     

The distribution of the oil derived from Cambrian source rocks in Lunnan area,the Tarim Basin,China

There are great differences in biomarks between Cambrian oil and Middle-Upper Ordovician oil. In this stuty, the authors analyzed 40 oils found in Lunnan area by GC-MS and calculated the content of Cambrian oil in the 40 oils according to the steroid indexes of typical oil mixture and match experiment. The results show that it is a general phenomenon in Ordovician reservoir that the oil derived from Cambrian source rock mixed with the oil derived from Middle-Upper Ordovician source rock in Lunnan area, the mixture degree of the two oils is lower in Carboniferous reservoir than in Ordovician reservoir, and the oils kept in Triassic reservoir have single source, Middle-Upper Ordovician source rock. The mixture oils mainly composed of Cambrian oil (>50%) distributed in Sangtamu fault zone, and the oils found in Lunnan fault zone are Middle-Upper Ordovician oil. This distribution of oils in Lunnan area is owing to that Lunnan fault zone is located in anticline axis part, Lunnan fault zone underwent serious erosion, and the oils from Cambrian source rock accumulated in Lunnan fault zone were degraded completely during Caledonian-Hercynian movement. But the Cambrian oil accumulated in Sangtamu fault zone was not degraded completely and some of them were left for the location of Sangtamu fault zone is lower than Lunnan fault zone. Later, the oil derived from Middle-Upper Ordovician source rock mixed with the remained Cambrian oil, and the mixture oil formed in Sangtamu fault zone.     

海拉尔盆地苏德尔特油田布达特潜山油藏成藏规律

海拉尔盆地贝尔断陷中的变质岩潜山油藏规模大,产量高。断裂系统复杂,断层展布方向大致为北东东向,断面宽度大、断距横向变化快。变质岩储层在纵向上可分为:风化破碎带,裂缝、溶孔、溶洞发育带和致密带。油藏成藏规律受烃源岩供烃能力及与储层接触关系、储层自身的储油能力、断层及不整合面垂向、侧向运移油气能力控制。形成了以油气沿断裂和不整合面组合侧向运移的布达特群顶面风化壳聚集成藏模式和油气沿断裂垂向运移的布达特群内部裂缝破碎带聚集成藏的内幕油气藏模式。