基于黏聚力裂缝模型的反倾层状岩质边坡倾倒破坏模拟

反倾层状岩质边坡的倾倒破坏是一种常见的地质灾害。为探究开挖条件下反倾层状岩质边坡的倾倒破坏机制以及层间剪切强度、岩层厚度因素对破坏特征的影响，利用ABAQUS有限元软件，建立黏聚力裂缝模型（Cohesive Crack Model，CCM），基于连续-离散方法，经参数标定和对比，建立反倾层状岩质边坡CCM，采用开挖并增重的方式诱发边坡倾倒破坏。数值模拟结果与古水水电站坝前倾倒变形体离心模型试验结果基本一致，验证了CCM的正确性。进一步，基于以上参数及模型，研究了反倾层状岩质边坡的破坏演化过程和应力分布特征，并探讨层间剪切强度对边坡倾倒破坏特征的影响。结果表明:坡体前缘首先发生局部折断，后缘出现明显拉裂缝，反倾岩层由下往上依次折断直至倾倒体中部（一级破裂面）。随后，坡体前缘的表层岩层被挤出，形成二级破裂面，最后一级破裂面扩展至坡体后缘，形成连通宏观的破裂面。最后，二级破裂面扩展至坡体中部，边坡完全倾倒破坏；破裂面基本沿层间法向应力峰值位置连线发育；层间剪切强度对边坡倾倒破坏特征具有显著的影响，随着层间剪切强度的增大，岩层初始折断位置逐渐降低，垮塌范围逐渐减小，破裂面倾角增大；坡体层厚越大，一级破裂面分布越深，垮塌区范围越大，坡体滑动的整体性越强。研究成果可为反倾层状岩质边坡倾倒破坏的分析和监测提供有效计算方法及依据，为此类滑坡灾害的防治提供一定参考。     

基于纵横波保幅分离的粘弹介质弹性波正演模拟

地下介质往往表现为粘弹特性,研究基于粘弹假设的数值模拟方法对于正确认识地震波的传播规律和提高地震勘探精度具有重要意义。波动方程正演过程中纵横波的保幅解耦是研究准确的粘弹介质中地震波传播机理的前提,基于散度和旋度算子的纵横波解耦方法会使波场的相位和振幅产生畸变,且解耦后的波场在极性反转位置上无法与分离前混合波场各分量对应。在散度和旋度算子上再做一次梯度和旋度运算的波场分离方法虽然能够克服上述缺陷,但存在保幅性差等问题。本文从粘弹介质中的一阶速度-应力方程出发,推导了矢量纵横波分离的波数域表达式,结合有限差分思路给出了其在空间域的求解方法。本文方法利用纵横波的传播速度对现有的矢量波场分离方法进行振幅校正,并将校正结果分别作为纵波与横波对时间的二阶偏导,实现了粘弹介质中的纵横波分离。模型试算结果表明,本文方法能够克服现有方法的缺陷,获得更具保幅性的波场分离结果。     

利用远震研究四川盆地及其周缘瑞利面波相速度和方位各向异性

基于四川盆地及周边的245个宽频带台站2010年9月—2014年9月期间的远震记录,提取双台路径瑞利面波相速度频散资料,反演得到四川盆地20～120s的高分辨率瑞利面波相速度及各向异性空间分布.在丰富区域地球物理基础数据的同时,结合已有研究成果对地壳上地幔变形耦合进行探讨,结果表明短周期(20～30s)的相速度分布与四川盆地的地质构造特征相吻合,作为川滇地块、松潘—甘孜地块和四川盆地之间的边界——龙门山断裂带和鲜水河断裂带对上述三个地块上地壳的速度结构具有明显的控制作用;松潘—甘孜地块,特别是川滇地块中下地壳普遍表现为明显的低速异常,表明中下地壳相对软弱;而四川盆地的中下地壳整体呈现相对高速,表明四川盆地具有相对坚硬的中下地壳.研究区域东南角接近北扬子地块与南扬子地块的缝合部位,呈现高速异常.四川盆地南部和东南邻区不同周期均具有较强的各向异性,且快波方向较为一致,反映这些地区不同深度变形耦合较好.四川盆地西部、北部及东北部邻区,不同周期的各向异性快波方向变化较大,不同深度变形耦合较差.这些特征与绕喜马拉雅东构造结的物质流动被扬子地块的高速地壳阻挡的宏观认识基本一致.     

改进的多道预测算子压制浅水多次波方法

在浅水情况下，由于观测数据中缺少近偏移距信息，水层多次波的压制面临挑战.利用多道预测算子压制水层多次波是浅水环境下压制多次波的重要方法之一，这种方法先从输入数据中估计出多道预测算子，再将预测算子和输入数据做褶积预测出水层相关多次波.然而，估计的多道预测算子很容易受噪声污染，从而影响多次波模型的精度.所以，我们提出了改进的多道预测算子压制浅水多次波方法.该方法先从数据中估计出多道预测算子，并利用估计的算子构建出精确的水层模型；然后，通过计算算子的走时信息、估计振幅信息、合成新算子三个步骤来修正原始的多道预测算子.修正的算子不仅不受噪声影响，还含有精确的走时信息、可靠的振幅信息；最后，该方法用修正的算子来预测多次波，并结合自适应相减，将预测的多次波从输入数据中去除.通过合成数据和实际资料的验证表明，相比于原始的多道预测算子压制多次波方法，改进的方法能够取得更好的压制效果.     

SH波水平入射穿越垂直断层隧道动力响应分析

结合黏弹性人工边界的时域波动输入方法和显式有限元法，设计了含垂直断层三维场地的SH波输入方法。基于建立的输入方法，研究了垂直断层对隧道地震响应的影响，并通过自由场算例验证了该方法具有较好精度。数值模拟结果表明:对于断层迎波侧的隧道结构，断层会对其地震动响应产生显著的放大作用，对于断层逆波侧的隧道结构，断层会对其产生隔离地震动的作用；相对周围围岩，断层介质的剪切波速越小，其产生的放大效应和隔震效果也会越显著；断层宽度越小，其对隧道地震动响应的影响范围也就越小，但是断层宽度的变化对于断层两侧隧道的地震动响应的影响并不明显。     

单裂缝不同传播方向Krauklis波振幅变化的实验研究

裂缝广泛分布于地壳岩石中并具有多尺度的特点,研究地震波在裂缝介质中的传播规律具有重要的科学意义和应用价值.含流体的裂缝中传播的Krauklis波(也曾被称为慢流体波、裂缝波、斯通利导波等)近年来逐渐成为地球物理学界的研究热点之一.本研究利用地震物理模型技术研究横波在单裂缝样品中传播时随传播方向变化的响应特征,在实验室用环氧树脂为基质构建模型样品,一个为不含裂缝的参考样品,一个为含直径30 mm、厚度0.2 mm的薄币状单裂缝的模型,利用0.5 MHz换能器测试了横波在模型中传播时透射信号的特征.实验结果显示在单裂缝样品中透射横波发生了波形的畸变和振幅降低,振幅谱显示透射信号的主频明显降低,在初至横波之后为具有一定能量的尾波.对尾波进行时频分析,发现在方位角较小时尾波能量较弱而方位角较大时尾波能量较强,尾波中信号的主频在0.1 MHz左右,与前人理论和实验研究结果一致.     

非火山震颤研究综述

非火山震颤是在远离火山地区观测到的一种具有较长持续时间，没有明显体波到时的地震波信号，与振幅相似的小震相比，非火山震颤的高频成分几乎没有。非火山震颤常在环太平洋俯冲带以及转换断层的板块交界面被探测到，并且有些非火山震颤伴随着慢地震，还能被远震面波诱发，但对于诱发非火山震颤所必需的环境尚不明确。中国是地震频发的国家，具有东南沿海俯冲带以及多个大断层构造环境，这就给国内非火山震颤的研究提供了非常充分的研究环境。本文对非火山震颤的研究历史进行了梳理，并综述其定义、识别、定位、成因以及研究现状。      

海岸破波带内悬沙空间分布试验研究和解析表达式

关于海岸破波带内悬沙浓度水平和垂向分布的研究对于计算海岸输沙率和地形演变具有重要意义。本研究进行了规则波、波群和不规则波三种波浪情况破波带内悬沙浓度的水平和垂向分布的试验测量。试验在大尺度波浪水槽进行,接近实际海岸波况尺度。给出了破波带内多断面悬沙垂向分布的细致测量结果,并以此为基础给出了预报实际海岸破波带内悬沙浓度水平和垂向分布解析表达式,讨论了形成这些分布的物理原因和不同波况、不同破波带区域对分布的影响。     

P波斜入射角对沉管隧道地震响应的影响

为了研究P波斜入射对沉管隧道地震响应的影响，以港珠澳大桥沉管隧道为工程背景，考虑上覆海水与海床、沉管隧道之间耦合作用，采用粘弹性边界和等效力的地震荷载输入方式，利用ADINA软件建立三维有限元模型进行地震响应分析。分析入射角为0°、20°、40°、50°、60°时P波对沉管隧道环向应力峰值（正应力峰值、剪应力峰值）和位移峰值的影响，结果表明:入射角为40°时，沉管隧道应力峰值最大；入射角为0°—40°时，隧道的应力峰值逐渐增大，入射角为40°—60°时，隧道的应力峰值逐渐减小；隧道截面4个转角处及隔墙与顶板、底板的连接处为隧道剪应力峰值最大处；隧道截面左侧剪应力峰值远大于右侧；隧道顶板正应力峰值最大，顶板的正应力峰值大约为底板的2倍；隧道截面左侧位移峰值远大于隧道截面右侧。