一种旋转塑性势面模型及非关联塑性流动法则

为了较好地描述软土塑性应变发展规律，提出了一种改进的塑性流动模型。该模型采用了与屈服函数形式相同，但具有一定倾角 的塑性势函数。土体在变形过程中，塑性流动方向会依赖于塑性势面的旋转而变化，直至达到破坏状态。通过对常规三轴试验结果的分析可以发现：在剪切过程中，塑性势面旋转角的初值 与终值 较为稳定，不受围压变化影响。在此试验观察基础上，引入了归一化的旋转角参数 以及描述土体应力状态的参数 ，在采用蛋形势函数的情况下二者具有良好的分段线性关系。利用该关系，建立了改进的塑性流动法则，只需要2个额外的模型参数。对所提出的塑性流动模型进行了验证，计算结果表明该模型能较好地反映塑性应变的变化趋势。     

饱和土体-地下综合管廊结构地震响应分析

将土体视为固-液两相介质,基于饱和土体有效应力原理,建立饱和土体-地下综合管廊结构体系相互作用动力模型:在地应力平衡的静力状态下采用Duncan-Chang非线性弹性本构模型,在地震波作用的动力状态下采用Davidenkov非线性黏弹性本构模型;考虑饱和土体黏弹性动力人工边界条件,将地震动作用转化为作用在人工边界节点上的动力荷载。模型考察不同地震波时程、地震波加速度峰值、入射角度、孔隙率以及地应力场的影响,得出如下结论:(1)地震波的卓越周期与场地卓越周期相近时引起结构上的变形最大;随着地震波加速度峰值的增大结构变形增大;随着地震波入射角度的增加结构变形增大,地震波斜入射情况下产生的行波效应使得结构变形最大。(2)土体材料的孔隙水压力是影响地震中结构变形的主要因素之一。(3)将土体材料考虑为单相介质时结构上的变形要比考虑为固-液两相介质时大得多,直接将饱和土体场地中得到的地震波等效荷载施加到单相土介质-结构动力相互作用模型上,能够得到与完全基于有效应力法一致的结果。     

海气动量通量研究综述

海气界面动量通量也称为风应力,是海流和表面海浪的主要驱动力,是海洋从大气获得动量的重要途径。因此,合理可靠的海洋表面风应力的参数化对于海洋、大气和波浪以及气候模式的准确预报都具有非常重要的科学意义和实用价值。对风应力拖曳系数的参数化是风应力参数化的主要内容。近来的观测发现,风应力拖曳系数随着风速的增加出现了先增后减的趋势,同时还与海面的波浪状态以及海流有关。基于观测或理论分析,目前已经得到了一系列的风应力拖曳系数计算方法或公式,有的考虑了海浪的作用,有的没有,但这些方案大都是适合中低风速,在高风速下的适用性还有待检验。本文回顾了目前在海气动量通量观测和参数化方面的研究进展,并建议应增加高风速下风速、海流以及海浪等的同步观测,以进一步完善风应力参数化方案。     

基于GPS速度场的云南地壳应力积累特征分析

利用2009~2015年的GPS水平运动速度场数据，解算云南地区的地壳应变场，在红河断裂与曲江断裂选取两个GPS剖面，计算并分析两个断裂的应变积累特征。结果显示：1）红河、曲江、小江等多个主要断裂应变场存在张、压交替的时空演化特征，近期曲江断裂南段表现为东西向拉张，红河断裂北段东西向拉张量值较大，约12.0×10-8/a，云南南部主要表现为NNE向的压性变化；2）从GPS剖面看，红河、曲江断裂在两个方向上均显示右旋走滑与拉张的变化特征，从量值上看，红河断裂北段运动速率较大,约8.90 mm/a。     

波致应力的近似求解及其太平洋特征分析

基于波致应力计算中对海浪谱和波浪增长率公式的敏感性分析,选择适当的波致应力近似求解方法,计算和探讨了太平洋波致应力的时空分布特征。敏感性分析中,选择了4种常用的波浪增长率公式和3种经验解析海浪谱。推导了计算波致应力的单波公式,并将其与JONSWAP谱积分公式和Elfouhaily谱积分公式进行比较,同时使用了由风速和有效波高资料构造的Elfouhaily谱积分公式计算太平洋波致应力。结果表明:Belcher等(1993)的波浪增长率计算公式估算的波致应力与实验数据吻合度较好,同时适用ERA-interim数据;当波龄小于1.2时运用Elfouhaily谱积分公式更合适,当波龄大于1.2时运用单波公式更快速有效;太平洋的波致应力分布与风场之间存在明显的相关性;2009年1月、4月、7月和10月太平洋波致应力的季节性特征分析表明四个季节的西风带波致应力较其他地区都更强盛,而在时间变化上1月和10月为波致应力整体较为强盛的时期。     

2001年昆仑山口西MS8.1地震对周围断层的应力影响数值分析

大地震的发生往往会引起周围区域形变场和应力场变化，且对临近断层上的应力状态也有影响.2001年11月4日，昆仑山口西发生了半个世纪以来中国最大的M_S8.1级地震.本文基于已有的滑动模型，建立了三维含地形高程的横向不均匀性椭球型地球有限元模型，采用等效体力方法，分析了此次M_S8.1地震产生的全球同震位移和应力场变化.与解析方法相比，该模型考虑了地形、Moho面起伏和地球介质横向不均匀性；与一般的有限元数值模拟相比，该模型考虑了地球曲率和椭率，合理地规避了有限块体模型假定边界位移为零所引入的误差.计算得出同震位移与GPS观测数据可以很好地吻合.据库仑破裂应力准则和震源参数，计算得出昆仑山口西M_S8.1地震的发生造成了汶川、芦山、改则和当雄地震的发震断层上库仑应力增加，对这些地震的发生起促进作用；而造成玉树和德令哈地震发震断层上的库仑应力变化为负值，在一定程度上抑制了这些断层的地震活动性.此外，计算结果显示地球地形高程、介质非均匀性和椭率对昆仑山口西M_S8.1地震同震变化计算有一定的影响，其中地形和椭率造成的同震位移场相对误差约10%.     

鄂尔多斯地块西缘莫霍面起伏及泊松比分布

收集了鄂尔多斯地块西缘的21个宁夏区域地震台网台站和183个中国地震科学探测台阵台站记录到的2015年1月至2016年1月期间的远震P波资料，通过对其进行反褶积提取接收函数，并利用H-Kappa叠加方法计算了研究区内的莫霍面深度和泊松比。结果表明:研究区的莫霍面深度在36—58 km范围内变化，大体呈南厚北薄、西厚东薄的特点，且具有明显的分区特征，即以香山—天景山断裂为界，莫霍面在南北向呈现明显的起伏变化，该断裂以南的地壳增厚方式可能与青藏高原的水平挤压力所导致的上地壳重叠有关；贺兰山东麓断裂两侧的莫霍面深度落差明显，这可能是由于青藏高原东北缘NE向的挤压力以及阿拉善地块与鄂尔多斯地块之间NW?SE向的拉张力共同作用所致。研究区的泊松比整体较高，其中鄂尔多斯地块的平均泊松比要高于青藏高原东北缘的平均泊松比，银川地堑内的高泊松比现象可能与黄河—灵武断裂为超壳断裂有关；研究区内的莫霍面深度与地表高程具有较好的正相关性，说明其地壳均衡效应较好，而整个研究区内泊松比与莫霍面深度的线性关系并不明显。此外，本研究还进一步揭示了研究区内莫霍面深度与泊松比反相关最明显的两个区域，这种明显的反相关关系也表明，构造上的挤压力或拉张力更容易集中在长英质的弱岩层而使地壳增厚或减薄。综上进一步认为，从海原断裂至香山—天景山断裂这一区域及贺兰山东麓断裂两侧区域下方的地壳成分以长英质岩石为主。      

历史大地震断层滑动模型的建立及其对同震数值计算的影响——以1920年宁夏海原MS8.5大地震为例

大地震的发生会引起区域位移场和应力场发生变化，进而改变区域内及临近断层的应力状态和地震活动性.目前，研究学者可据已有的断层滑动模型来计算分析大地震同震应力变化，同时采用库仑应力触发理论来进一步分析震后余震分布和断层危险性.然而，历史上曾经发生过不少大地震，例如，1920年的海原M_S8.5大地震，是全球范围内少见的特大地震之一.局限于无确切的地震台站地震波等资料，前人在研究历史地震的影响时往往给出一些简单的断层滑动模型，将断层面上错动量视为均匀分布.为更准确地了解历史地震对后续地震的影响，基于前人研究和一般地震滑动形态分布规律及地震反射剖面等资料，以海原M_S8.5大地震为例，探讨了如何建立海原大地震断层滑动模型，并分别搭建了简单断层滑动模型和复杂断层滑动模型的全球同震横向不均匀并行椭球型地球模型.通过对海原M_S8.5地震的同震位移场和应力场的计算，发现采用复杂断层滑动模型比简单断层滑动模型地表位错分布更切合实际.同时，进一步计算和分析了此次大地震对青藏高原东北缘近100年历史地震和周围断层的应力触发作用，得出断层滑动模型对同震计算结果的影响集中在发震断层附近而对远场影响较小.     

皖南地区汤口断裂带磁组构特征及地质意义

断裂带的区域构造应力特征是研究其活动性的重要依据。在应变指示较少的地区,磁组构是研究区域构造应力的有效手段。在安徽1∶5万后山幅区域地质调查的基础上,对汤口断裂带进行系统的岩石磁组构特征研究。结果表明:该断裂带沉积地层的磁性矿物以磁铁矿为主,岩石磁化率椭球体以"扁球形"为主,显示其在原生沉积组构的基础上叠加了弱变形组构。磁化率椭球体的最大轴Kmax沿NEE-SWW向、最小轴Kmin沿NNWSEE向,反映汤口断裂带晚期受NNW-SEE向的挤压应力,兼较弱的NEE-SWW向拉张应力作用,说明喜山期汤口断裂带为近EW向正断拉张,兼具左行平移,时限为中新世—早更新世。     

大应变静力触探数值模拟及锥形因子影响因素分析

以模拟圆锥在不排水黏土中的静力贯入和分析其影响因素为目标,假设土体为均质弹性—完全塑性材料且服从Mises屈服准则,采用任意拉格朗日—欧拉(ALE)网格划分技术确保锥尖土体在大应变条件下的网格质量,进行大应变有限元数值模拟,并分析了稳定状态下土体刚度指数、原位应力状态和锥尖粗糙程度对塑性区半径与锥形因子的影响,获得了锥形因子表达式。模拟结果表明:塑性区随着刚度指数的增大而增大,锥尖周围塑性区的径向扩张处于柱形孔扩张和球形孔扩张之间,更接近于球形孔扩张;锥形因子随土体刚度指数、锥尖粗糙程度的增大而增大,随土体原位应力状态参数的增大而减小;得到的锥形因子表达式可以量化土体刚度指数、原位应力状态和锥尖粗糙程度的影响,具有较高的精确度。