地震破裂扩展面上多个障碍体的实验研究

本文用不同种类不同尺度的岩芯模拟了不同性质的障碍体,在单轴压力下研究了多个不同障碍体分布在岩石介质上不同位置时的性质和作用,探讨了多个障碍体对地震破裂扩展面的影响。实验结果表明,岩石介质的破裂过程与多个障碍体的排列组合形式有关,当几个障碍体在岩石介质的中轴线上直排列时,在动力轴方向上,位置靠后面的障碍体不易发生破坏;而几个障碍体在岩石介质的最大剪切面上排列时,障碍体较易发生破坏;障碍体在岩石介质上呈品字排列时,易使破裂应力分支,使个别障碍体不受影响。本文同时讨论了多个障碍体与某些复杂地震现象及地震序列类型的关系。     

走滑活动断裂的障碍体与地震破裂的关系

系统收集了中国大陆走滑活动断裂带上障碍体（阶区）与地震破裂的资料,探讨了障碍体止裂尺度与地震破裂的关系及其分段意义。统计分析表明,走滑活动断裂带上地震的震级与障碍体的阶距、阶距与次级段长度具有较好的线性关系。障碍体的阶距可以作为判定地震破裂止裂尺度的极重要标志,是进行破裂分段的前提和基础。     

论地震序列的一种可能的重要成因

本文在Asperity模式和Barrier模式的基础上,提出了另外一种不均匀体模式——障碍体模式,并对该模式进行了数值模拟的研究。结果除证实了我们以前做过的单轴压力下模拟障碍体的实验结果以外,还表明在含有障碍体的断层面上,破裂的扩展与破裂的传播速度、始破裂区域的大小、裂纹的类型以及障碍体所在断层的介质有关。在有围压的情况下,破裂可以先越过或绕过强度较高或尺度较大的障碍体,经一段时间的应力积累过程后,再使障碍体发生破坏。本文通过对震源区中障碍体的性质和影响的研究,解释了海城和邢台两个地震序列形成和发展的可能原因,得到一些较为合理的结果。     

含障碍体平直断层标本变形过程中群体微破裂事件的时空演化特征

设计了含圆柱形障碍体的平直断层物理模型，在概念上可模 拟断层面上与地震孕育相关的障碍体等强固区域. 开展了中等尺度岩石标本的双轴压缩实验 ，研究标本在变形过程中群体微破裂事件的时空演化. 结果表明：(1)由于标本预置断层两 盘与障碍体之间、以及断层两盘彼此之间复杂的相互作用，使得交替活动成为含障碍体平直 断层标本变形过程中最为显著的特征； (2)含障碍体平直断层标本能够发生动力学失稳的前 提条件是障碍体在外加载荷作用下首先发生破坏，微破裂群体在障碍体破坏前后显示不同的 时空演化特征；(3)含障碍体平直断层标本失稳前的总变形量较大，弹性变形阶段微破裂累 积频次呈指数增长. 而在其后的位移弱化阶段，在障碍体及围绕障碍体的围岩区域内微破裂 事件稀少，突发失稳发生在相对平静的背景之上；(4)不同构造组合变形过程中的微破裂群 体具有明显不同的b值，b值与构造相关的区域性差异是明显的.     

地震断层面上的不均匀体研究进展概述

本文概述了地震断层面上的不均匀体(障碍体和凹凸面)的定义及其作用,并介绍了自1976年以来肖尔茨(C.H.Scholz)、达斯(S.Das)、安艺敬一和金森博雄等许多学者对此项研究所作出的贡献。不均匀体可以解释一些地震现象,诸如断层面上不均匀体体积的相对大小和相对强弱等,可以决定断层上破裂是否长大或被阻止;该模式还可解释强震加速度图和地震图上的高频成分;位错源模式的物理基础;断层痕迹不连续的原因。它们也可用于讨论地震序列分类的成因,解释主震或余震序列的发生等等。另外,对障碍体进行定量分析,通过计算可得到障碍体发生破坏的破裂能。并指出,一个真实的地震断层可能是障碍体和凹凸面的混合体,两者均由高强度介质部分构成,具有不同的运动机制,并互为补充。     

降雨型与地震型滑坡试验研究

为了研究和探索降雨和地震诱发滑坡灾害的成因机理,对降雨型滑坡和地震型滑坡进行了物理模拟试验,系统地研究了坡度、坡体结构、降雨量、振动强度等因素对斜坡破坏变形的影响规律,探讨了降雨和地震诱发斜坡失稳破坏的主要模式和过程.对于降雨型滑坡,通过实验确定不同坡度滑坡的临界降雨量,发现临界降雨量与滑坡坡度呈幂指数关系.对于地震型...     

地震断层面上凹凸体和障碍体含义的解析

由凹凸体和障碍体研究引入的非均匀地震破裂模式,可解释主震前破裂的成因及主破裂之后的应力集中,对地震危险性分析具有重要的理论价值。本文在国内外研究成果的基础上,深入研究了凹凸体和障碍体在地震破裂过程中的作用和意义,解析了凹凸体和障碍体的本质含义,对比分析了两种模式的异同之处,给出了两种模式在不同滑动模型中的适用性,为地震安全性评价提供了有力的理论依据。     

丽江7.0级地震土木结构房屋破坏比和损失比

本根据丽江地震区１１３个自然村震害调查资料，对不同烈度区土木房屋不同破坏等级破坏比的分布特点进行了初步研究，对破坏比与烈度的关系进行了统计分析，并给出了相应的统计关系，另外，通过实地调查，给出了本次地震土木结构房屋不同破坏等级的损失比。     

地震中的分形结构

岩石的破坏是一自相似的过程,破坏过程中微破裂事件的空间分布以及破坏后断裂带中不均匀体的分布(或结构)常常是分形的,本文综述了最近几年来在有关地震中的分形结构研究方面的进展,讨论了地震中广泛存在的分形结构的物理本质,发现孕震系统的降维过程与减熵过程是一致的,并推导出孕震过程中微震事件的分布分数维(D)与系统熵(S)之间的函数关系;我们还比较了各种不同的求取分形体的分数维的方法以及它们对结果的影响,并提出了计算有限角度分形体的分数维算法。     

障碍体和凹凸体对地震矩的影响

本文利用具有非均匀剪切应力分布的圆盘状裂缝问题的解,定量计算了障碍体和凹凸体对地震矩的影响.我们发现,除非障碍体的尺寸很小或很接近于整个断层的尺寸,含有障碍体的断层的地震矩,大致为具有均匀应力降的等面积断层的地震矩的40%.由此可以推知,在障碍体的这种尺寸范围内,视应力降大致也是△Af=SA-f的40%.这里SA是远场应力,f是残余摩擦应力.另外,已存在滑动带对于凹凸体破坏的地震矩有明显的放大作用,这种作用在凹凸体尺寸较小时特别显著.例如,当凹凸体半径是整个断层半径的2/10时,凹凸体上的矩被放大7倍多;当其半径为整个断层半径的1/10时,凹凸体的矩将被放大约30倍. 文中还比较了三维效应和二维效应的差异.我们发现,Mx0/M0c在三维情形对障碍体尺寸的变化并不敏感,这是与二维情形很不相同的.这里,Mx0是具有障碍体的断层破裂所产生的地震矩,M0c是相应的均匀断层破裂的矩.所以,二维分析不适用于具有障碍体的三维断层.然而,在分析已存在滑动带对凹凸体破裂的矩的影响时,平面应变结果与三维结果差异并不很大.      

含障碍体滑动方向相同平行断层失稳破坏应变场、声发射分布特征的研究

通过对含障碍体滑动方向相同平行断层失稳破坏的应变场、声发射数据的处理，分析了平行断层障碍体上应变场、声发射的时空演化图象，进而分析了障碍体的破裂过程以及障碍体破坏所引起的相互作用和相互影响，即增减震关系的分析．结果表明，这种滑动方向相同的平行断层的失稳破坏是一种减震机制．      

品质因子的尾波测定方法讨论

品质因子是定量刻画地震波传播过程中能量衰减情况的特征参数.理论上可根据观测台站记录的具有相同射线路径的地震波尾波品质因子的时间动态变化特征来探讨其与地震孕育过程间的关系,但实际上由不同地震的尾波测量得到的品质因子对应于不同的地震波射线路径,品质因子的时间变化除了与区域应力场的变化因素有关以外,还与区域介质的横向和纵向非弹性程度和散射波波阵面围成的椭球体的范围有关.本文根据前人研究结果并结合具体实例讨论了品质因子与地震震源距及不同流逝时间的关系;讨论了品质因子与频率变化的关系;提出了对不同地震采用不同流逝时间的尾波测定品质因子的方法.改进后的品质因子测量方法可有效去除由于不同地震或同一地震的地震散射波在纵向介质中穿透深度的不同而导致的对品质因子测量结果的影响,从而有利于捕捉到品质因子的异常变化特征与地震孕育过程的关系.     

2011年M_W9.0东日本大地震动力学破裂过程的数值模拟

力学上,地震可以看作在应力场作用下由于断层带介质的突然损伤或软化导致的断层带失稳事件.本文基于这个地震动力学模型,利用一种可以模拟断层大位错的有限元方法,研究了2011年MW9.0东日本大地震(Tohoku-Oki)的动力学破裂过程.比较了无障碍体和具有不同刚度障碍体的断层带模型产生的断层位移、位错和应力降.主要结果表明,障碍体的存在并不明显地改变障碍体区域的初始构造应力场.对有障碍体情形,准静态结果显示断层上盘最大逆冲位移和最大剪切位错分别为51m和58m,均发生在海底表面海沟处,与无障碍体的结果(最大剪切位错约55m)相比差别不大;下盘最大倾向位移(-10m)并不与上盘最大值出现在同一位置,而是在障碍体处.障碍体处剪应力降(约11 MPa)大于周围非障碍体区域.障碍体处正应力降的最大值约为3 MPa.模拟结果似乎不支持海山是导致本次地震异乎寻常大位错的原因,而倾向于断层带剪切刚度在地震过程中极度损伤或软化.     

唐山地震的震源过程——可能存在的障碍体

本文根据唐山主震、强余震震源参数、强余震迁移规律以及地面破坏分布等多方面资料,论证唐山地震障碍体的存在,给出了宁河、滦县—卢龙断层面上障碍体的大致位置.并用障碍体模式对唐山连发式强震的震源过程进行了讨论.笔者认为,唐山主震即是主震断层面上的障碍体破裂所致.主震断层的破裂传播在宁河、滦县—卢龙受阻于障碍体而终止,在这两处形成新的应力集中区.这两个应力集中区在障碍体的阻挡和主震区的挤压下产生两次最大强余震.     

辽宁参窝水库地震的性质

1974年12月22日辽宁葠窝水库区发生M_L=5.2地震,本文通过讨论地震序列与水库蓄水的关系。比较典型水库地震与一般构造地震的活动性参数,并参考其他有关资料,认为这次地震的发生与水库蓄水关系不大,地震活动性参数与典型水库地震有明显不同,而与一般构造地震具有相同的特征。最后,通过对区域地震活动背景的分析,认为这次地震是海域7.3级地震前,构造活动加剧产生的地壳局部薄弱部位的先行破坏,对海域地震具有前兆的意义。     

滑动方向相反的含障碍体平行断层失稳破坏应变场变化特征的研究

通过对滑动方向相反的含障碍体平行断层失稳破坏岩石破裂实验的应变场时空分布特征的分析,探讨了岩石破坏过程和破坏方式。并且通过对平行断层和障碍体破坏所产生的相互作用和影响的分析,进一步研究了这种滑动方向相反的含障碍体平行断层失稳破坏的增、减震机制,结果表明是一种互为增震机制。最后通过数值模拟技术对实验的破坏过程进行了模拟,证明了实验结果与数值模拟结果一致,说明实验结果具有可靠性。     

新方法基础上的地震小区划图编制原则

与现行规范相适应的地震小区划 ,在评价某居民点的地震危险性时 ,主要用一个指标 ,即地震烈度。地震作用的定量指标是与之相应的加速度峰值、烈度以及动力 β谱曲线。但是对近年来的强震分析指出 ,对建筑物破坏的程度和特点明显与频谱成分、场地土振型及持时有关。在同一地震作用下 ,相邻的 ,但刚度不同的建筑物具有不同的反应。这取决于建筑物的自振周期和场地土卓越周期间的关系 ,当二者相合时 ,建筑物将产生共振从而导致破坏 ,这是近年来在一系列强震的调查中肯定的。 所有使用仪器的地震小区划方法都能使我们确定相对于中等土或标准土上…     

鲜水河断裂带的几何分段与地震地面破裂

鲜水河断裂带是中国西部令人瞩目的板内强震活动带之一，其在最近几百年一系列相继发生的强震中已几乎全程破裂。大尺度几何学研究表明该断裂带大致由十余条几何段组成。几何分段标志包括断层羽列（宽度≥１公里）、断层迹线不连续（≥５公里）、断层终止和断层弯曲（１０°以上）等。本文从历史和现代强震地表破裂和中、强震余震序列的空间分布着手讨论了断层几何分段与地震破裂的关系。文中发现，几何障碍体对地震破裂的成生和终止作用依赖于障碍体的类型、规模和彼此的相对位置。此外，几何终止效应尚与破裂中心的位移有关。总体上看，断层几何段与地表破裂的关系是复杂的，强震破裂可能局限于单一的几何段，也可能造成２条或更多的几何段同时破裂；断层弯曲更多地与破裂成核有关，而断层羽列、迹线中断和断层终止则更多地起破裂终止作用。某些几何标志似乎具有时间上的稳定性，在地震破裂的成核或终止上显示出固定障碍体的作用，从而在一定程度上控制了断层破裂行为。本文的研究结果有助于天然潜在震源区及其最大震级的确定。     

实际地震序列和模拟地震序列的震级—频度关系

通过对实际观测的地震序列和由复杂地震系统模型产生的的模拟地震序列的分析，认为在整个震级段上粗略地看基本上符合古登堡－李希特经验关系式。仔细分析不同的震级段，ｂ值是差异的，这与孕震体的内在特性有关。这一认识对理论地震孕育的复杂性，认识地震孕育中共性与特性的关系是有启发性的。     

实际地震序列和模拟地震序列的震级－频度关系

通过对实际观测的地震序列和由复杂地震系统模型产生的的模拟地震序列的分析，认为在整个震级段上粗略地看基本上符合古登堡－李希特经验关系式。仔细分析不同的震级段，ｂ值是有差异的，这与孕震体的内在恃性有关。这一认识对理解地震孕育的复杂性，认识地震孕育中共性与特性的关系是有启发性的。