利用剪切波各向异性推断地壳主压应力场: 以首都圈地区为例

地壳中存在大量定向排列的微裂隙, 复杂的断裂构造和应力场控制了微裂隙的结构, 剪切波分裂可以揭示这种特性. 利用中国目前规模最大密度最高的区域地震台网CASN (首都圈地震台网), 通过剪切波分裂分析, 根据快剪切波偏振特性获得首都圈地区的主压应力场分布. 本研究得到首都圈地区的主压应力背景是北东85.7° ± 41.0°. 通过对比其他研究方法得到的华北地区主压应力场结果, 证明本研究得到的首都圈地区的主压应力场分布图像是可靠的. 虽然这是第一次尝试通过地震各向异性推断地壳应力场, 但结果表明该方法有效, 适用于地震台网密集分布的地区.     

复合裂纹弹性应力场中球畸变溶质的偏聚

受裂纹应力场诱使,进入材料间隙位置的氢原子会向裂端附近区域偏聚,形成“氢气团”。龙期威、Hirth等基于裂纹线弹性应力场与氢原子的弹性交互作用提出了氢原子偏聚Ⅰ型裂端的物理模型。黄显亚、吴世丁等采用离子探针探测到Ⅰ型裂纹前端出现氢富集峰。而对复合裂端附近溶质偏聚的理论尚未见报道。     

基于3D打印技术的岩体复杂结构与应力场的可视化方法

准确表征与直观显示岩体复杂的内部结构与应力场是解决诸多地下工程问题的基础和关键.本文运用CT成像、三维重构和3D打印技术制备了包含复杂裂隙的天然煤岩模型,借助三维应力冻结和光弹技术,直观定量地显示了单轴压缩载荷作用下复杂裂隙煤岩内部的应力场分布特征.研究表明:通过3D打印技术制备的煤岩模型具有与天然煤岩一致的裂隙结构特征;3D模型的单轴抗压强度、弹性模量和泊松比等力学性能指标接近于天然裂隙煤岩;在不连续裂隙周边的高应力分布区域以及应力级差等方面,3D模型的实验结果与数值模拟结果具有较好的一致性;该方法能够直观定量地显示不连续不规则裂隙对煤岩的强度、变形以及应力集中区的影响.3D模型打印与应力冻结技术相结合为实现地下岩体内部复杂结构与三维应力场分布的定量表征与可视化,以及印证数值模拟结果提供了新途径.     

崩滑体失稳破坏断裂力学分析

文章基于断裂力学分析,揭示了崩滑体破坏面裂纹尖端在应力场、外界因素作用下产生断裂扩展,其是崩滑体失稳的根本原因.计算归纳了滑动面的Ⅰ、Ⅱ型、复合型断裂强度因子和扩展角的计算方法,对有效治理崩滑体、防灾减灾有一定的指导意义.     

崩滑体失稳破坏断裂力学分析

文章基于断裂力学分析,揭示了崩滑体破坏面裂纹尖端在应力场、外界因素作用下产生断裂扩展,其是崩滑体失稳的根本原因。计算归纳了滑动面的I、Ⅱ型、复合型断裂强度因子和扩展角的计算方法,对有效治理崩滑体、防灾减灾有一定的指导意义。     

中国现代应力场与相邻板块作用力的探讨

近年来,许多学者再造了中国现代应力场。一般认为,该应力场与相邻板块的作用有关。但问题并未真正解决,例如,太平洋板块和菲律宾海板块向NWW-NW方向俯冲,何以能在华北地区造成NEE向的挤压应力场?本文在重新分析了中国东缘各段板块边界作用力和方向,运用数学模拟方法探讨中国现代应力场与相邻板块作用的关系,获得了若干新认识。     

构造应力演化的定量模拟方法

构造应力演化研究是盆地模拟的重要环节，各期次构造应力分布情况决定了油气运移的方向．本文提出的构造应力演化的系统模拟方法，首次将运动学研究和构造动力学模拟有机相结合，由运动学研究提供初始模型和边界条件．排除了边界条件的任意性。耦合自重应力场和构造应力场的综合影响，以苏北溱潼凹陷为例，模拟了该区构造应力演化的发展过程，对油气勘探有重要指导意义。     

力学在地震预报中的作用

地震预报是当代自然科学中的几大难题之一。研究预报是我国杜会主义建设的需要和人民群众的迫切愿望。解决地震预报将涉及多种学科、多方面的相互关联与渗透。本文从研究地壳力学状态入手。把整个地球的地壳看成是一个薄壳弹性体来处理,研究其应力应变及应力场的变化。论证了在地壳岩石与土层中,地应力引起的位移位属于同一数量级,求解出位移位随地壳深度的变化规律;认为地壳力学状态及其应力应变场的变化,是地震预报中最直接的前兆因素。通过研制的电阻式地应力观测系统,进行连续七年观测实验,获取了大量观测资料。经计算分析证明,可测得地壳力学状态及构造应力场的参数。从而证明:地震的孕育和发生与构造应力场参数变化密切相关。通过观测实验还发现,中强地震临震前在近场观测到有低频率应力应变波动群出现,进而探讨这一特征及其机理,将有助于寻找临震预报的一种可靠途径。     

全球八级地震活动幕

本文按照文献[1]所提供的全球八级以上地震目录,研究了60年左右周期地震幕、应力场微动态变化及其与环境因子的关系。 一、全球八级地震的60年左右周期设存在一组均值为零的等间隔时间序列     

液体基底表面金属薄膜的特殊力学性能及复杂有序结构

利用真空热蒸发方法在液体(硅油)基底表面制备了铝、铁等多种具有自由支撑边界条件的金属薄膜系统, 研究了其特殊的力学性能及由此引起的复杂表面有序结构. 实验结果表明, 此类薄膜中存在自边界向内部区域呈不断衰减的压应力场, 导致裂纹在薄膜边界处凝聚产生并逐渐往薄膜纵深区域延伸. 由于固体薄膜和液体基底之间的切向作用能几乎为零, 金属薄膜可较自由地在硅油表面作整体滑移运动. 伴随着压应力的不断释放, 裂开后的薄膜片之间发生碰撞挤压并逐渐相互穿插叠加, 最终形成具有反对称特征的带状有序结构. 基于此类薄膜系统特殊的力学行为, 对有序结构的形貌特征和生长机理进行了详细的分析讨论.     

元谋-昔格达断裂晚新生代新构造意义

南北地震带南西缘的元谋-昔格达断裂新构造特征对认识区域构造地貌形变、强震分布与构造应力场之间的关系、以及其在块体运动中的活动方式和强震趋势意义重大.经开展该构造带地质、地貌、形变及活动性综合研究,表明:(1)元谋-昔格达断裂活动方式总体表现为第四纪早期的逆冲和晚期的左旋走滑兼局部挤压或张剪.(2)断裂切错的地层、地貌形变特点和探槽表明:江边以南,断层最新活动时间在距今6.92±0.70~8.68±0.94 ka之间;自20.82±2.12 ka以来,断层垂向活动速率约为0.096 mm/a,水平滑动速率为1~2 mm/a;断裂强活动复发间隔应不小于8.68±0.94 ka.江边以北,断裂最新活动时间晚于12.83±1.09 ka;晚更新世以来的左旋走滑速率约为1.70 mm/a,垂向速率为0.04~0.10 mm/a;断裂强活动复发间隔大致为1~1.2万年或更短.(3)前期成果表明断裂带自晚新生代以来主要受早期的NNE-SSW向和晚期的NNW-NWW向水平主压应力场作用,而晚期局部构造应力场表明,下雷弄-江边、化同-秧田井、一平浪-罗川一带倾滑明显,影响和调整了断裂带的晚第四纪活动特点.     

低Mach数流动的数值计算

低Mach数流的计算方法应用很广,但它的计算格式的误差估计没有解决。本文推广了[4]中的方法,给出计算格式和误差估计。R表示n维空间(x1,x2,…,xn)中的开区域,U是     

Griffith裂纹的非局部弹性解析应力场

Griffith裂纹问题是断裂力学的基本问题。自从断裂力学成为一门独立的固体力学分支以来,Griffith裂纹的经典弹性应力场在裂纹尖端的奇异性一直是人们力图消除的问题。消除裂纹尖端应力场的奇异性,不仅对认识裂纹尖端的应力状态具有理论意义,而且对于更完备地建立脆性材料的断裂准则具有较大的实用意义。 美国学者Eringen、我国学者虞吉林、郑哲敏等,曾用近20年来发展起来的非局部     

Ⅰ积分和弹塑性断裂准则

1951年在位错理论的研究中Eshelby提出了积分形式的能量动量张量的概念。1968年Rice在研究裂纹顶端的弹塑性应力场的过程中,引入了与能量动量张量静分量形式相同的J积分。Rice论证了J积分的路径无关性;确立了J积分与形变功率之间的关系。由于J积分是裂纹顶端应力场的平均度量,它可以由实验直接测定。因此,七十年代以来,J积分作为     

构造断裂与构造应力场

地质体历经迭次改造而形成的综合构造形态,表现为地质体在不同地质时期承受某种构造力的作用,其各部分发生相对运动(形变、断裂以及沿断裂面的定向位移)的总和。而每一次运动而产生的构造形态,决定于该时期地质体所处的构造应力场(地质体内每点的应力状态);而构造应力场的状态,则决定于该时期地质体所承受的构造力的作用方式(作用力的大小、方     

自由表面对地震辐射能的影响: 以逆冲断层为例

从震源辐射的能量表象定理出发, 以逆冲断层为例, 定量地分析了自由表面对逆冲断层地震波辐射能量计算的影响, 利用准静态有限尺度逆冲断层位错模型, 准确地计算了当断层处在不同倾角、距自由表面不同深度的情形下, 断层面上和自由表面位移场和应力场变化. 结果表明, 当断层接近地表, 且倾角很小时, 考虑断层同自由表面相互耦合作用的地震波总辐射能(E_R)远大于由断层本身滑动位移所释放出的辐射能量(E_F), 后者也就是通常用于地震波能量估算的辐射能. 随着断层与自由表面之间的距离进一步增加, 自由表面与断层间的耦合作用也随之减小, 总的辐射能与断层面上的辐射能之比(E_R/E_F)接近于1. 目前的结果可对地震观测中存在的远场和近场视应力不一致的现象提供了部分解释, 而且该成果对于近场强地面运动的准确定量计算有着十分重要的意义.     

振荡构造及其地质意义

振荡构造是浅表地质体在冲击作用或冲击波作用下产生振荡,而在岩石矿物中形成的变形构造,是瞬间超高压(5—10GPa)作用的产物,具有高应变速率(super high strain rate,>10~2s~(-1)).振荡构造分布不广,与区域构造应力场不匹配,但对其研究,不仅具有地质意义,而且具有天文意义.冲击造成的地壳振荡有可能是导致冈瓦纳解体的直接作用.一般来讲,目前技术尚不能捕捉地质体在波的作用下留下的信息,但在强烈冲击波的作用点,在地质体     

直三点弯曲试样应力强度因子的简单表达式

目前,蓬勃发展的断裂力学对于工程结构的断裂控制已经产生了深远的影响。基于线弹性材料,裂纹尖端附近的应力场主要由应力强度因子     

压力释放效应与斑岩铜矿床的矿化作用

众所周知,各类热液矿床的成矿作用及其矿体空间展布规律,均与构造有密切关系,前人在论及构造对成矿的控制作用时,讨论最多的是构造为成矿提供了矿液的通道和矿质沉淀的场所。近年来的研究证明构造所起的作用远非这两方面,如西腋亲雄于1982年曾讨论了压应力场有利于斑岩型铜矿床富集的物理因素和化学因素。笔者认为在斑岩铜矿床的形成过程     

采用地震背景噪音成像技术反演天山及周边区域地壳剪切波速度结构

采用地震背景噪声成像技术获得了天山及周边区域的地壳剪切波速度结构, 数据取自中亚地区50个宽频带数字地震台站的连续噪音记录, 通过互相关计算共获取了约748个高信噪比瑞雷面波经验格林函数: 利用可视化方法测量了周期为6~50 s的瑞雷面波相速度频散, 据此反演了相速度分布模型和剪切波速度结构. 结果表明, 短周期(6~20 s)相速度分布与地质构造存在一定的相关性, 高速区域对应于山脉, 低速区域对应于沉积盆地, 天山造山带下部存在双向俯冲高速异常, 其中天山南部的高速异常从塔里木中上地壳向北俯冲, 天山北部的高速异常则从中地壳向南俯冲; 另外天山造山带中下地壳存在低速通道, 该通道为地幔热流的上涌或侵入提供了途径. 研究表明, 塔里木盆地地壳的向北俯冲和哈萨克地台地壳的向南俯冲作用, 以及天山下方的地幔热流上涌共同为天山造山带的活化提供了主要动力.