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《中国地震局地质研究所》 2000年
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典型断层组合及不同温压条件下岩石变形过程中的声发射活动特征

蒋海昆  
【摘要】:为系统研究断层组合形式及温压环境对岩石变形过程中微破裂时空演化特征的影响,本文主要开展了以下几方面的工作:(1) 在前人研究成果的基础上给出声发射定位的慢度离差模型;(2) 重点进行了四个大尺度标本的双轴压缩破裂实验,分别预置拉张和挤压型雁列式断层、共线不连通断层和含圆柱型障碍体的平直断层,后两者在概念上可模拟与地震孕育有关的“强闭锁区”和断层面上的障碍体或坚固体。共进行了一万六千余次微破裂事件的时、空、强定位和一万余次微破裂事件的破裂机制反演,据此重点讨论了不同典型断层组合条件下微破裂的时空演化、破裂扩展和破裂机制问题;(3) 在不同的温压条件下开展了39个高温高压实验(固体围压介质),重点研究不同温、压环境对AE时序特征的影响。三组实验的温、压条件分别是:室温(20℃)下围压从50MPa-850MPa改变、400MPa围压下温度从室温(20℃)-900℃改变、以及模拟地壳温压条件直至35km深度;(4) 基于实验结果及已有的研究成果,提出一个表征地震活动过程的简单物理概念模式,据此对部分地震学观测事实进行了初步的解释。 论文在以下几方面取得积极进展: 1、声发射定位方法的理论和数值试验研究 依据慢度离差模型的基本原理,给出一种仅依赖于初至到时的声发射定位及瞬时波速联合反演方法。通过数值试验对参数设置、探头数量及其与AE空间位置的关系、震相到时的噪声干扰等问题进行探讨,并对真实定位的误差分布给出统计上的圈定。数值试验结果表明:到时噪声小于测量时间单位的50%时,平均定位误差小于1.3,最大误差为5.0;97%以上的“AE”事件的定位误差小于物理不可分辨精度3mm。 该方法的最大特点在于可以不预先知道速度信息并且不需对速度结构进行均匀性假定,这对速度结构复杂并随时间(加载过程)变化的AE定位问题显得尤其重要。通过与标本破裂后表面宏观裂纹的对比分析,进一步证实了定位方法的正确性及较高的定位精度。 2、典型断层组合变形过程中声发射时空演化及破裂扩展 根据16通道AE波形记录结果,对一万六千余次AE事件进行了三维定位并确定其发生时间及能级大小。进而详细研究了四种典型断层组合变形过程中群体AE事件的时空动态演化过程,这不但丰富、深化了前人的认识,而且取得一些新的重要结论。与标本破裂后表面宏观裂纹相比较,完整地描述了变形过程中标本的动态破裂扩展图象。 2.1 从AE时序特征来看,破前随差应力的增加,不同断层组合标本AE活动均明显增强。雁列式断层和含障碍体的平直断层标本破裂前AE累积频次指数增长,而共线不连通断层标本则显示线性增长趋势。因而,AE累积频次指数或线性增长均是系统失稳前典型的微破裂前兆特征,其差异可能缘于构造组合形式的不同。相对于弹性变形阶段而言,雁列式断层标本破裂前的弱化阶段相对较长,而共线或平直断层标本则弹性变形时间较长,弱化阶段不甚明显。一般情况下峰值差应力对应最大的AER,而挤压型雁列式断层标本和含障碍体的平直断层标本在弱化阶段后期还显示破裂失稳前短时期内的相对平静现象。 2.2 从AE空间分布格局来看,预置构造对雁列式断层组合变形过程中AE空间分布格局具有较强的控制作用,破裂前局部化现象十分明显,前期的微破裂丛集图象指示并勾勒出后期宏观破裂的具体部位、扩展尺度及方向。雁列式断层组合AE主要分布于雁列区预置断层两个端点附近及其连线附近发生。结构不均匀性的影响随差应力增加逐渐显著,在变形的中后期较大事件通常集中于某一端点附近发生,拉张型雁列式断层雁列区最终破裂扩展与σ_1方向垂直,而挤压型雁列区最终破裂扩展方向则与σ_1方向平行。共线不连通断层破裂失稳前最
【学位授予单位】:中国地震局地质研究所
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2000
【分类号】:TU452

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【引证文献】
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【同被引文献】
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【二级引证文献】
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6 黄晓燕;祁玉娟;周作民;沙家豪;;Ar13在精子变形过程中的功能研究[A];中国解剖学会第十一届全国组织学与胚胎学青年学术研讨会论文汇编[C];2009年
7 刘建新;李世愚;和雪松;唐林波;;岩石的Felicity效应和卸载时的声发射[A];中国地球物理学会年刊2002——中国地球物理学会第十八届年会论文集[C];2002年
8 朱守彪;;汶川地震震间与同震变形过程的有限单元法模拟研究[A];中国地震学会第14次学术大会专题[C];2012年
9 蔡美峰;来兴平;;声发射在复合材料支护采空区非线性动力失稳监测中的应用[A];岩石力学新进展与西部开发中的岩土工程问题——中国岩石力学与工程学会第七次学术大会论文集[C];2002年
10 刘国光;程青蟾;李燮里;张月兰;;声发射神经网络模式识别[A];首届信息获取与处理学术会议论文集[C];2003年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 段庆儒;声发射仪器[N];中国水利报;2003年
2 杨慎勤;“声发射”探伤把关埋件质量[N];中国水利报;2001年
3 通讯员 业成;新技术为我市石化企业节约50%检测成本[N];南京日报;2009年
4 袁玥;断层深井捕获地震前兆 成果意义存在不同看法[N];南方周末;2008年
5 窦光宇;声音的妙用[N];科技日报;2002年
6 周杰;微地震监测技术[N];中国石油报;2003年
7 陆满平;鲁能集团变形不能如此画上句号[N];第一财经日报;2007年
8 唐山市丰润区建筑工程质量监督站 张春芝;砌体结构墙体裂缝的成因分析及治理[N];建筑时报;2007年
9 刘大先;神话的还原[N];社会科学报;2007年
10 本报记者 韩维阳;科技攻关有作为[N];中国质量报;2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 蒋海昆;典型断层组合及不同温压条件下岩石变形过程中的声发射活动特征[D];中国地震局地质研究所;2000年
2 张平;集成化声发射信号处理平台的研究[D];清华大学;2002年
3 李敏;液体电介质局放声测的光纤非本征法珀型传感器的研究[D];哈尔滨理工大学;2009年
4 刘怀喜;复合材料飞轮的损伤与断裂的声发射研究[D];武汉理工大学;2005年
5 庄兴民;聚乙烯自增强复合材料的制备与力学性能研究[D];东华大学;2005年
6 姜长泓;轨道车辆轮轴故障检测系统研究[D];吉林大学;2006年
7 梁艺军;光纤声发射检测技术研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
8 刘延保;基于细观力学试验的含瓦斯煤体变形破坏规律研究[D];重庆大学;2009年
9 卫晓君;“三下”条带开采局部化灾害监测基础研究[D];西安科技大学;2009年
10 王爱国;微地震监测与模拟技术在裂缝研究中的应用[D];中国石油大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘建新;岩石破裂声发射实验研究[D];中国地震局地球物理研究所;2002年
2 陈顺云;几种构造型式变形破坏过程的实验研究[D];中国地震局地质研究所;2003年
3 李兴伟;工作面冲击地压声发射模式与应用[D];山东科技大学;2004年
4 章婵;大鼠尺骨活体疲劳损伤后微损伤变化规律研究[D];中南大学;2012年
5 梁诚;低频全波形声发射虚拟测试系统的研究与实现[D];昆明理工大学;2004年
6 李耀东;火车轮裂纹自动在线无损检测系统研究[D];四川大学;2004年
7 佘斌;薄壁方锥形件冷挤压变形过程的分析及数值模拟[D];北京科技大学;2005年
8 赵方芳;利用声发射技术研究高聚物粘结炸药的损伤与断裂特性[D];中国工程物理研究院北京研究生部;2000年
9 霍晓静;作物水胁迫声发射监测系统的研究及应用[D];河北农业大学;2002年
10 郝慧;海拉尔盆地红旗凹陷构造样式与演化研究[D];大庆石油学院;2008年
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