产生地震的机理和地震学中经验规律的力学意义

<正> 有关地球表面地震振动参数的大量经验资料的分析,促使和建立了一系列简单的经验关系式,这些关系式把振动参数与地震的“能量”特性联系了起来,也就是与由公式确定的下列震级M联系了起来:     

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。     

地球流变学研究现状

地球流变学研究地球介质的流变学性质、地质构造的形成和演化、地震的前兆及其发展、泥石流、岩浆流、冰川运动等地学问题。它是介于地球科学和力学之间的边缘学科。本文介绍地球流变学的进展,包括:岩石蠕变实验,利用观测数据反演地球流变学性质,岩石圈变形分析,动力热体系,地质构造、矿物颗粒的定向分布以及地震过程与流变学的关系。      

Load-unload response ratio——An interplay between earthquake prediction and mechanics

地震预测是世界性科学难题,地震现象虽然复杂其物理实质倒是明确：地震就是地壳块体的快速剪切脆断,相应地,地震的孕育过程就是震源区介质的损伤、演化,并最终导致破坏的过程,这一过程主要是力学过程,抓住这一点就抓住了问题的物理本质,但是,在研究地震预测时遇到的力学问题和通常的（工程）力学问题有所不同,根据地震问题的特点,紧扣地震孕育过程的物理本质,提出了加卸载响应比这一地震预测新思路.
文中介绍了加卸载响应比理论的基本科学问题,包括如何对地壳加载/卸载,如何选择适当的地球物理参数作为响应量,以及怎样定义加卸载响应比,用实验研究、数值模拟和理论分析3 种基础研究手段,揭示了地震孕育过程中加卸载响应比共同的演化规律：孕震初期加卸载响应比在1 附近涨落,之后上升至峰值点,地震不在峰值点发生,而是在下降过程中发生,从峰值点到地震发生这段滞后时间称为T₂,T₂ 和震级有关,为了预测地震,必须在全国范围内作加卸载响应比的时空扫描,在时空扫描基础上,结合量纲分析,更多地考虑当地的地球物理条件,拟定了全面预测未来地震的时、空、强的思路,回顾了用这种思路进行地震预测实践的历程,     

小行星撞击地球的超高速问题

小行星撞击地球是人类生存面临的潜在威胁之一.在小行星进入地球大气与撞击地球表面过程中,存在烧蚀、解体、空中爆炸、火球、撞击成坑、反溅碎片云、地震以及海啸等一系列复杂的物理化学和力学现象.本文梳理和归纳了与这些现象相关的超高速空气动力学问题和超高速碰撞动力学问题.小行星进入地球大气的超高速空气动力学问题有:极高速($V = 12 ~ 20$km/s)进入条件下的气动力与轨迹,极高速进入条件下的小行星气动加热与烧蚀机理,极高速气动加热条件下的小行星结构传热与热响应,极高速进入条件下的高温气体效应,小行星进入过程的物理特征.小行星撞击地球的超高速碰撞动力学问题有:陆地撞击成坑与反溅碎片云,海洋撞击与海啸,撞击过程的地震效应.由于小行星撞击地球与超高速飞行器的再入过程在速度、材料和结构上存在较大差异,针对这些超高速问题,现有的研究手段在地面试验和数值计算两方面都存在不足.最后,从小行星进入地球大气的弹道方程、质量损失方程、解体判据和解体模型等出发,初步建立了小行星进入与撞击效应分析评估模型,并对Chelyabinsk和Tunguska两次流星事件进行了分析,重构了进入与爆炸解体过程,评估了空爆火球在地面所导致的超压和热辐射损伤.      

小行星撞击地球的超高速问题

小行星撞击地球是人类生存面临的潜在威胁之一.在小行星进入地球大气与撞击地球表面过程中,存在烧蚀、解体、空中爆炸、火球、撞击成坑、反溅碎片云、地震以及海啸等一系列复杂的物理化学和力学现象.本文梳理和归纳了与这些现象相关的超高速空气动力学问题和超高速碰撞动力学问题.小行星进入地球大气的超高速空气动力学问题有:极高速(V=12～20 km/s)进入条件下的气动力与轨迹,极高速进入条件下的小行星气动加热与烧蚀机理,极高速气动加热条件下的小行星结构传热与热响应,极高速进入条件下的高温气体效应,小行星进入过程的物理特征.小行星撞击地球的超高速碰撞动力学问题有:陆地撞击成坑与反溅碎片云,海洋撞击与海啸,撞击过程的地震效应.由于小行星撞击地球与超高速飞行器的再入过程在速度、材料和结构上存在较大差异,针对这些超高速问题,现有的研究手段在地面试验和数值计算两方面都存在不足.最后,从小行星进入地球大气的弹道方程、质量损失方程、解体判据和解体模型等出发,初步建立了小行星进入与撞击效应分析评估模型,并对Chelyabinsk和Tunguska两次流星事件进行了分析,重构了进入与爆炸解体过程,评估了空爆火球在地面所导致的超压和热辐射损伤.     

地震孕育发展过程中的力学问题

我国是一个多地震的国家,构造地震,尤其是浅源构造地震的危害很大。地震的孕育发展过程,主要是与地壳的受力,变形,能量的逐步积累和集中,突然断裂和错动,释放应变能,发生地震及震后的调整等有...     

基于小波变换的爆破地震信号能量分析法的应用研究

根据爆破地震信号具有持时短、突变快等特点,结合工程爆破地震监测资料,利用小波包良好的时频局部化性质对爆破地震信号的能量分布特征进行了分析,研究了爆破地震信号的能量在传播过程中的变化规律,得到了爆破地震信号不同频带上的能量分布。根据爆破地震信号不同频带的特征频率与受控建筑物自振频率之间的关系,确定爆破地震对建筑物的影响。并用工程实例说明了该方法比用单一强度因子作为爆破地震的安全判据更加有效。     

地震学中的一些力学问题

地震是一种灾害性自然现象。在一次大地震发生时,可以造成房倒屋塌、山崩地裂和大量的人畜伤亡。因此地震预报问题就成为人们很关心的问题了。另外人们为了了解大地构造运动情况以及了解高温高压下的物质性质,也对地震发生的问题和有关现象感到兴趣。地震的孕育过程以及爆发过程虽是一个很复杂的物理过程(甚至还有物理、化学过程),但是其中有很大一部分是力学问题。在本文中我们仅限于力学方面的问题作一些介绍和讨论。     

地质材料的力学问题

地球动力学是力学和地球科学结合的一个产物,它研究地球在内外动力作用下的运动、变形和破裂过程,主要应用连续介质力学理论的方法,而需要和物理学、地质学、地球物理学,以及地球化学等结合。它除了研究地球本身的运动规律、探索地球内部的复杂组成和构造,全球性和区域性构造运动的规律等问题外,对于能源和资源的开发,减轻地震灾害,地下和地面建筑等需要考虑     

高层钢-混凝土混合结构地震作用下的能量反应分析

针对目前高层建筑混合结构中常用的外钢框架-内混凝土核心筒混合结构,从地震能量输入和结构能量耗散的角度对其进行了地震作用下的能量反应分析.通过选取不同的地震动参数对混合结构的总输入能及其在滞回耗能和阻尼耗能之间的分配情况进行了研究,明确了地震动各参数的变化对混合结构能量反应的影响;通过分析不同地震波作用下混合结构的滞回耗能在外钢框架和内混凝土核心筒间的分布以及在结构层间的分部情况知,底层剪力墙是整个混合结构中滞回耗能比较集中的区域,地震破坏最为严重.通过本文研究知,地震反应的能量分析方法是一种能较好反应混合结构在地震作用下的地震反应全过程及其弹塑性性能的方法.     

层间隔震结构的能量平衡

从能量观点出发,引入设计用能量谱的概念,分析了地震输入能量在层间隔震结构中的分配和耗散。推导出了基于能量平衡的层间隔震结构的隔震层总剪力、最大变形以及基底剪力的地震响应预测式,分析了隔震层刚度、阻尼以及隔震层的设置位置等参数对层间隔震结构减震性能的影响,并阐明了其自身的减震控制机理。研究表明,基于能量平衡的分析方法是一种预测层间隔震结构地震响应和评价其减震性能的有效手段。     

基于小波包技术的爆破地震效应计算模型及安全判据研究

采用小波包分解和重构的方法,将复杂的实测爆破地震波速度信号转化为多个简谐波的叠加,将 爆破速度荷载作用下结构的动态响应问题转化为一系列简谐荷载作用下的动态响应问题。通过提出速度因 子的新概念并反映在爆破地震效应计算模型中,考虑了结构动态响应中瞬态响应的影响。同时爆破地震效应 计算模型中又融入了归一化的能量比例,在考虑爆破荷载频率的影响时仅需考虑占有相当能量比例的优势 频率的综合作用。然后,在该计算模型基础上提出了一个新的爆破地震效应安全判据。该判据能反映出爆破 激励荷载作用下结构速度响应大小与结构特性、爆破荷载幅值、频率(包括多个优势频率)、持续时间及能量比 例等参数的关系。最后结合实际工程案例,通过使用基于小波包技术的爆破地震效应计算模型与时程分析 法,分别求解出速度响应幅值并将结果进行对比,验证了所建模型的可行性。     

李四光同志关于地震工作的一些意见

我国卓越的科学家李四光同志,生前对地震工作十分关心.他在总结群众实践经验的基础上,对我国和东亚大陆等地质构造特点进行研究,对传统地质学中种种唯心论和形而上学观点进行批判,创立了具有我国特色的地质力学.地质力学认为,地球是处于不断的运动变化之中,地球表面由岩石组成的地壳也是处于不断的运动变化之中,而重力控制下的地球自转的离心力是地壳构造运动的主要推动力.因此,地质力学把地质学同力学结合起来,运用力学观点来研究地壳构造和地壳运动的规律.李四光同志根据地质力学研究的对象、方法和目的,提出“地质力学研究构造体系、构造型式和复合关系,不只用于找矿;还要搞地震工作.”他从地质力学的观点出发,在开展地震地质工作、研究构造应力场、探索地震预报等方面,作了许多有意义的工作,提出了许多有启发性和有价值的意见.现综合摘要介绍其中一部分如下.     

国外岩石高温高压实验研究

地壳和地幔介质的流变断裂实验研究是地球动力学研究中的重要一环。地壳中能量的积累和地球动力过程的驱动力等许多问题,用线性模型来分析已经不够了,需要发展介质的非线性理论,以建立较符合实际的物理模型。高温高压实验是有助于建立这种物理模型的重要手段。岩石高温高压实验方面的工作,国际上已有半个多世纪的历史。有许多国家,许多单位,以各种特点进...     

地震预报的新途径--加卸载响应比理论

从力学角度看,地震的孕育过程实质上是孕震区介质的损伤演化过程,这个过程主要是一个力学过程．但解决与地震预测有关的力学问题与工程中的力学问题有许多不同之处．通常力学问题的解决需要知道其本构关系、边界条件、初始条件以及某些力学量的变化历史(如流变)．但是在地震孕育过程中它们却是未知的或不完全知道的．人们知道的只是地壳中某些物理量的变化．由此提出了加卸载响应比作为一种地震预测的新途径,并简述了加卸载响应比的基本概念、实际应用及一些最新结果．     

地震检波器的参数受温度影响的研究

研究温度对动圈式地震检波器的参数的影响．在对精密测量的地震检波器的参数进行数据分析的基础上，揭示了地震检波器输出电阻、自然频率、阻尼和灵敏度等4个参数的温度响应，分析讨论了有关参数对温度的变化规律．提出了控制这种变化的对策，初步实验结果证实了其可行性．最后，指出地震检波器参数的变化是可控的，同时认为如无原理上的重大改进，高精度的超级检波器最可能实现在10-20Hz频率范围中．     

SDOF体系地震输入能及其分配问题研究

目前对地震能量方面的研究工作多集中在地震总输入能和结构总滞回耗能的估算上,忽略了能量反应的时变特征。本文基于能量平衡原理,通过Matlab自编程序对比分析了SDOF体系在弹性无阻尼、弹性有阻尼、弹塑性双线型和弹塑性三线型四种滞回模型下的地震能量时程反应,进而探讨了SDOF体系地震能量时程反应、总输入能及瞬时输入能分配的规律。结果表明:滞回模型选取对弹塑性SDOF体系非动能项影响较大;不同滞回模型下SDOF体系地震输入能的大小关系为:弹塑性体系弹性体系,弹性有阻尼体系弹性无阻尼体系,弹塑性三线型弹塑性双线型。     

地震CT勘探原理及其在公路隧道病害诊断中的应用

地震CT勘探是一种新的地球物理方法。具有分辨率高、可靠性强、信息量大、图象直观的特点。可以广泛地用于线路、场地、隧道、边坡等项目的工程地质勘查和病害诊断。在元磨高速公路芭蕉箐隧道的地质病害诊断中应用地震CT进行勘探,取得了良好的效果。     

基于凹坑深度的复合材料低速冲击损伤分析

对复合材料层合板进行了低速冲击实验,建立了冲击凹坑深度与冲击能量的关系。依据凹坑深度反推冲击能量,并用能量确定冲锤质量和冲击速度,从而可对层合板进行动态数值模拟。冲击凹坑深度与冲击能量的关系表明,凹坑深度的变化是与冲击能量的变化过程相适应的,在此基础上对损伤的分布形式及大小做了详细的分析。采用ANSYS有限元程序对复合材料层合板横向低速冲击进行模拟,采用瞬态分析方法来研究层合板的冲击与损伤过程。对冲击后的试验件进行了C扫描损失检测。计算和试验结果表明,此方法是可行的,特别适合于层合板冲击后的损伤评估。