基于面波数据的地下核爆炸的全元素矩张量反演方法

区域分层介质模型下, 可以将地震波场描述为矩张量各分量作为权重的基本格林函数的线性组合,利用该理论地震波场可以反演实际天然地震或地下核爆炸的震源机制,反演结果中不同震源机制成分的比重,可以用来识别地下核爆炸,该系统方法越来越受到关注。给出了基于广义反射-透射系数方法的水平分层介质模型的地震波场正演公式,并对基于该公式的单台反演结果的准确性、稳定性、可靠性进行了理论分析,为利用该公式对实际地下核爆炸进行反演提供了理论基础,该方法对利用区域少量甚至是单站记录数据检测、识别地下核爆炸具有重要参考意义。     

应用地运动数据反演地下爆炸震源函数

应用近场（震中距为几公里至几十公里）的地表地运动测试数据来研究爆炸震源特性，将近场地震波传播介质近似为均匀半空间模型，通过去除地表响应，反演了硬岩介质中的地下爆炸震源函数折合速度势RVP（reduced velocity potential），得到了描述地下爆炸震源的折合速度势RVP振幅谱及其参数稳态值、特征频率、过冲特征量，通过回归分析，得到稳态值和特征频率与爆炸当量的关系。     

红砂岩单轴压缩条件下震源时空演化特征及破裂机制实验研究

为建立岩石工程灾害精准预测预报体系,本文进行了红砂岩试件震源时空演化特征及破裂机制实验研究.采用单轴加载方式,以声发射技术和数字散斑相关方法进行实验数据的采集,基于矩张量反演方法,分析岩石变形局部化带相对位移速率和震源体积参数、裂纹能量的对应关系,探讨岩石破裂机制及前兆特征.研究结果表明:(1)岩石承载力受变形局部化结...     

轴向分布式药包激发地震波场模型

炸药震源激发地震波场幅频特性直接影响地震勘探精度,本文通过计算研究轴向分布式药包激发地震波场幅频特征规律:以球形空腔震源模型为基础,采用叠加方法获得轴向分布式药包激发地震波场计算方法,并与数值模拟结果进行对比。研究表明:该方法误差在7%以内;在爆心距大于药柱总长度9.8倍时轴向分布式药包所激发地震波速度场与球形药包基本一致,但地震波的频率更高。     

不同类型地震波作用下地下综合体结构地震反应分析

为探究不同类型地震波作用下地下综合体结构的地震反应特征,本文以上海某地下综合体为工程背景,采用ABAQUS软件建立土-地下综合体结构相互作用体系三维有限元模型,利用Davidenkov模型模拟土的非线性,以不同类型的单向地震波和双向地震波（含水平向和竖向）作为输入,对软土场地中地下综合体结构进行了地震反应分析,比较了不同类型地震波作用下地下综合体结构地震反应的差异,探讨了地下综合体结构的竖向地震动效应问题．本文的算例结果表明：在长周期地震波作用下地下综合体结构的位移响应和内力响应峰值均明显大于普通地震波作用下的结果;考虑竖向地震动时地下综合体结构的柱轴力较单一水平向地震动作用情形有明显增大;在本文地下综合体结构算例中,地下三层柱底、四层柱顶、五层柱底、以及底板与侧墙连接处为受力较大部位．     

地下核爆诱发工程性地震实测数据分析与不可逆变形范围计算

地下核试验瞬间释放的巨大能量引起地壳能量的连锁反应，产生诱发地震等地球物理现象。本文对20世纪前苏联与美国进行的地下核试验数据进行整理与归纳，给出地下核爆炸试验诱发工程地震的范围以及激活岩块大小等。根据实测数据，指出地下核爆炸诱发工程性地震的力学本质，利用理论公式计算了地下核爆炸产生不可逆位移的临界能量因子范围，为相关研究提供理论基础和场地效应试验数据。     

黏弹性固体中地下爆炸辐射地震波能量的演化

地下爆炸与介质的能量耦合和介质中的波传播机制是理解地下爆炸源物理的重要基础。为研究地下爆炸辐射地震波能量的传播衰减规律,分析了黏弹性介质中地下爆炸地震波能量的组成。基于无限介质中黏弹性球面波理论,给出了速度、位移、应力、应变等物理量Laplace域的理论解。利用Laplace数值逆求解方法,建立了黏弹性介质中地下爆炸辐射地震波场的计算方法。以干黄土作为典型黏弹性材料,计算给出了地震波能量的传播特征,分析了地下爆炸辐射能量的传播衰减规律。结果表明:（1）在黏弹性介质中,某球面处流入的能量随半径增加而逐渐降低。在理想弹性介质中,某球面处流入的能量在几倍弹性半径外即可稳定到某一定值;（2）在某一固定的有限观测区域内,当观测时间足够长时,势能和耗散能均趋于某一定值,辐射动能趋于零;（3）当有限的观测区域能容纳一个完整波长的地震波时,地震波辐射动能的稳态值随波传播距离的增大而减小,总体上可以用指数函数和幂函数进行分段拟合。     

花岗岩介质中地下爆炸震源函数研究

结合地震反演方法和数值计算方法，研究了地下爆炸震源函数的特征以及介质特性对震源函数的影响。从水饱和花岗岩地下爆炸波数值模拟计算出发，重点分析了含水量对震源函数特性的影响。结果表明，含水量会提高地下爆炸的耦合强度，对于震源函数的稳态值，干岩要比水饱和岩石低，且稳态值随含水量的增大而增大；拐角频率随含水量的增大而降低；在水饱和花岗岩中，震源函数的高频衰减指数高于f-2；而过冲特性并不明显。     

地下爆炸地震强度与当量的比例关系

为了研究爆炸地震耦合强度与爆炸当量的关系,针对某一硬岩介质,在相同爆炸深度条件下,进行了系列不同爆炸当量的小当量化学爆炸试验,爆炸源附近的介质特性相同。应用近场地表记录的其中两次爆炸当量相差一倍的试验数据,比较研究了他们的爆炸震源函数折合速度势振幅谱比,得到他们的地震耦合强度地震矩M0比值近似等于2,与他们的爆炸当量比值相等,因此得到同爆炸深度的地下爆炸地震强度与爆炸当量成正比的结论。     

硬岩中地下爆炸震源函数的数值模拟

利用一维球对称有限差分数值计算源程序模拟了硬岩中地下强爆炸的震源函数,给出了弹性半径处的位移、径向压力波形,得到了地下爆炸的折合位移势及其源频谱。相关计算结果与已有文献给出的结果一致。同时,对介质剪切强度与地下爆炸震源强度之间的关系进行了数值分析。研究结果可为硬岩中地下强爆炸地震耦合效应的计算提供参考。     

地下强爆炸诱发地表塌陷的试验模拟与应用

地下核爆炸后会在地表产生下陷弹坑、塌陷带等不可逆变形爆炸后效应，利用地表形变信息对地下核试验进行有效监控和评估具有十分重要的意义。基于考虑重力影响的地下强爆炸塌陷成坑相似理论，利用陆军工程大学自主研制的地下爆炸效应真空室模拟试验装置，对2017年9月3日朝鲜地下核试验诱发的地表不可逆变形进行了模型试验。试验结果表明，地表塌陷带半径为257 m，下陷弹坑的半径为154 m，与美国、前苏联等国家已有的地下核试验经验公式的数据结果基本相当，并且符合天基雷达TS-InSar卫星监测数据的估算结果，验证了地下爆炸真空室模型试验在地下强爆炸诱发地表不可逆变形区域模拟和评估的可行性，成为有效补充地震波和卫星监测地下强爆炸的一种研究手段。     

Unsteady heat conduction in the soil layers above underground repository for spent nuclear fuel

 Due to radioactivity of spent nuclear fuel, a repository is expected to act as a heat source of exponentially decreasing intensity over hundreds of years. In case of underground emplacement of such a heat source, the temperature changes in the soil layers surrounding the heat source may have important implications such as evaporation of the water contained in the soil and its subsequent condensation. Assuming a uniformly distributed power generation over a horizontal, relatively thin, circular zone of several thousand meters diameter located several hundred meters below the ground surface, the temperature variations along the vertical centerline of the heating zone was estimated analytically under simplifying assumptions. Unsteady one-dimensional heat conduction in a semi-infinite solid with an exponentially decreasing heat flux at the proximal end was considered. The corresponding solution of the Fourier equation for heat conduction contains Error Functions of complex arguments. The evaluation of the Error Functions for discrete space and time parameters was performed applying analytical procedures and using standard tables. The results show temperature distributions in the soil at various time points over thousands of years after underground emplacement of spent nuclear fuel. Received on 19 July 1999     

盐岩流变特性及盐腔长期稳定性研究进展

介绍了地下盐腔长期运营过程中盐腔收敛变形和有效容积丧失等问题, 从盐岩流变实验研究、盐岩流变本构关系建模、盐腔长期稳定评价等方面综述了盐岩流变学研究进展. 文章指出, 将盐岩流变本构模型与流变过程中盐岩微细观尺度上的损伤演化物理机制相融合, 是盐岩流变学一个值得关注的研究方向.     

ON FLOW IN POROUS MEDIA

渗流是流体在多孔介质中的流动，渗流现象广泛地存在于自然界、工程材料、动物、植物中。多孔介质种类繁多，包括岩石(含各类矿藏)、土壤、生物材料和人工多孔介质材料等。渗流理论已经成为人类开发地下水、地热、石油、天然气、煤炭与煤层气等诸多地下资源的重要理论基础。本文从渗流的基本概念、渗流的分类、渗流的影响因素、渗流的特征以及渗流的研究意义等方面进行了阐述。     

大当量浅埋地下爆炸抛掷成坑效应的缩比模拟实验装置

针对当前地下爆炸物理模型实验无法模拟大当量地下爆炸抛掷弹坑和疏松鼓包现象的难题,基于相似理论,采用地下爆炸效应真空室模型实验方法,研制了考虑重力影响的大当量地下爆炸效应模拟实验装置。整套装置由容器罐体、快开门密闭机构、爆源系统、真空泵组、量测控制系统等组成,提出的新型爆源模拟装置可以实现精确起爆控制。该装置可模拟0.1~100 kt TNT、埋深20~400 m范围内不同比尺的地下核爆炸成坑和隆起实验,同时也能够模拟不同装药配置方案、不同地质条件下的大当量地下浅埋化爆抛掷实验。典型的核爆抛掷成坑模型实验结果表明,装置实验参数精确可调,实验过程可控,实验结果可信,为钻地核武器地下爆炸毁伤效应分析和大型工程爆破效果预测预报提供了实验室模拟和科学研究设备,填补了爆炸离心机无法模拟大当量地下爆炸抛掷成坑效应的空白。     

An overview on the appearance of the Sommerfeld effect and saturation phenomenon in non-ideal vibrating systems (NIS) in macro and MEMS scales

This paper was written in honor of Prof. Viktor Olimpanovich Kononenko from Ukraine and takes into account reports of recent progress about non-ideal vibrating systems (NIS) published in the period from 2004 to 2017. New and old studies of NIS, with limited power supply (small DC motors or electrodynamical shakers), are usually used in laboratory tests, and therefore, the investigation of mutual interactions of driven and driving sub-system is very important. In this paper, main properties of NIS have been reviewed, such as the Sommerfeld effect, i.e., jump phenomena and the increase in power supply that is required by an excitation source operating near resonance; the possibility of saturation phenomenon occurrence, i.e., the transference of energy from higher frequency and lower amplitude to lower frequency and higher amplitude mode; and the existence of regular (periodic motion) and irregular (chaotic motion) behaviors, depending on the value of control parameters (voltage of a DC motor). This paper is divided into two goals: on the one hand will be treated about NIS and on the other hand will be provided an overview of the main engineering applications, analyzing their physical phenomena involved and the adequate methodologies to deal with them.     

基于尖点突变模型的地震液化和孔压研究

地震液化是一种严重的自然灾害，然而如何准确判断液化目前作的还很不成功。本文以经过持时修正的能量函数和经过粘粒及上覆压力修正的标贯击数为控制变量，以孔压发展为状态变量，根据液化的物理意义、室内孔压发展曲线的特点和国内外实测液化资料，建立了基于修正Zeeman突变方程的孔压液化发展模型。在此基础上，利用统计学中控制“弃真”概率的方法，确定了分叉曲线和新旧坐标之间的转换关系并且从统计的角度给出了不同土的孔压发展曲线。从孔压发展曲线看，对于R＞0的任何土，超静水压力均达不到1，其实这正好反映了宏观液化现象。在宏观震害中，只要有喷水冒砂现象即认为是液化，超静水压力只要能克服埋深而无须达到上覆压力即可使地下水到达地面从而显现宏观液化现象。检验结果表明这一模型是合理的。