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含预制双裂隙砂岩亚失稳阶段力学特性及裂纹演化规律试验研究 被引量：1
1
作者 崔义 蒲源源 +2 位作者 陈紫阳 孟历德仁 陈结 《矿业科学学报》 北大核心 2025年第2期194-202,共9页
为研究岩桥长度对预制双裂隙砂岩亚失稳阶段的影响,开展含预制双裂隙砂岩单轴压缩试验,并利用数字图像技术(DIC)实时监测试样表面位移,分析不同砂岩试样在亚失稳阶段下的力学特性及表面裂纹扩展特征。结果表明:相比完整岩体,裂隙砂岩会... 为研究岩桥长度对预制双裂隙砂岩亚失稳阶段的影响,开展含预制双裂隙砂岩单轴压缩试验,并利用数字图像技术(DIC)实时监测试样表面位移,分析不同砂岩试样在亚失稳阶段下的力学特性及表面裂纹扩展特征。结果表明:相比完整岩体,裂隙砂岩会出现应力降现象,在首次应力降后进入亚失稳阶段;随岩桥长度的增加,亚失稳阶段的持续时间与试样破坏全周期时间比逐渐减小,亚失稳阶段的应力变化与峰值应力比也逐渐减小,次生裂隙部位崩解且崩解面积逐渐增大。 展开更多
关键词 岩桥 双预制裂隙 亚失稳阶段 数字图像技术
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亚失稳阶段雁列断层热场演化的实验研究 被引量：32
2
作者 任雅琼 刘培洵 +1 位作者 马瑾 陈顺云 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2013年第7期2348-2357,共10页
寻找地震前兆是国内外地震预报的难点.在实验室开展岩石变形实验,观测相关物理量的演化特征和规律,是前兆探索中重要的基础工作.本文对压性雁列断层进行变形实验,根据应力时间曲线将具有前兆意义的变形阶段分为强偏离线性阶段、亚失稳... 寻找地震前兆是国内外地震预报的难点.在实验室开展岩石变形实验,观测相关物理量的演化特征和规律,是前兆探索中重要的基础工作.本文对压性雁列断层进行变形实验,根据应力时间曲线将具有前兆意义的变形阶段分为强偏离线性阶段、亚失稳阶段和失稳阶段,利用红外热像仪记录各个阶段的热场变化,特别是亚失稳阶段的热场表现.研究结果显示:强偏离线性阶段,岩桥区挤压升温;亚失稳阶段,断层带增温,且高温点扩展连通,断层带内侧卸载降温,断层带上的协同化增温和断层带内侧(包含岩桥区)的协同化降温是失稳前的重要信号;失稳阶段,应力释放,标本整体降温,只有断层带因摩擦升温.总之,亚失稳阶段的热场具有明显特征,利于识别出亚失稳态;不同变形阶段、不同构造部位温度变化不同,在寻找与构造活动相关的热异常时,应考虑变形所处的阶段及异常所处的构造部位. 展开更多
关键词 热场 热红外 亚失稳阶段 雁列断层 地震前兆
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强震前断裂亚失稳阶段及失稳部位的特征研究--以新疆南天山西段为例 被引量：14
3
作者 宋春燕 马瑾 +1 位作者 王海涛 张琳琳 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期604-615,共12页
我们把处于亚失稳阶段的断裂简称为亚失稳断裂,亚失稳阶段是断层临近失稳的最后阶段,识别这个阶段并判断出地震最终的发生位置是一个关键的科学问题.参考实验室关于断层亚失稳应力状态的研究结果,以6.8级以上地震为研究的目标地震,提出... 我们把处于亚失稳阶段的断裂简称为亚失稳断裂,亚失稳阶段是断层临近失稳的最后阶段,识别这个阶段并判断出地震最终的发生位置是一个关键的科学问题.参考实验室关于断层亚失稳应力状态的研究结果,以6.8级以上地震为研究的目标地震,提出判定具备发生6.8级以上地震的亚失稳断裂研究方法:(1)构造区Benioff应变积累支持6.8级以上地震发生;(2)从高应变积累构造区中找出高应变积累且应变开始缓慢释放的断裂;(3)区分断裂的积累段和释放段,根据断裂释放段的协同化程度判定其是否处于亚失稳阶段,寻找失稳部位;(4)断裂Benioff应变是否符合加速释放模型,分析亚失稳断裂发震的紧迫性.本文以南天山西段为研究区,使用亚失稳断裂判定方法对2008年10月5日乌恰6.8级地震进行回溯性研究,结果显示卡兹克阿尔特断裂在主震前具备上述4个条件,预测取得较好的效果;进而使用该方法对研究区现今应力状态进行探索性预测研究,发现目前柯坪断裂符合亚失稳状态条件的前三条,需关注该断裂的地震活动. 展开更多
关键词 亚失稳阶段 Benioff应变 新疆乌恰6.8级地震 柯坪断裂
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2021年云南漾濞M_(S)6.4地震亚失稳阶段的地震活动性特征分析 被引量：4
4
作者 黄雅 陈佳 +4 位作者 金明培 李孝宾 茶文剑 王军 李四海 《地震研究》 CSCD 北大核心 2021年第3期357-366,共10页
使用亚失稳台阵和固定台站组成的密集台网观测资料,对2021年漾濞M_(S)6.4地震前滇西北地区完备震级以上地震的频度、断层总面积和b值等地震活动性参数进行时空扫描分析,发现研究区4级以上地震失稳前均有较为明显的增频、增总面积、低b... 使用亚失稳台阵和固定台站组成的密集台网观测资料,对2021年漾濞M_(S)6.4地震前滇西北地区完备震级以上地震的频度、断层总面积和b值等地震活动性参数进行时空扫描分析,发现研究区4级以上地震失稳前均有较为明显的增频、增总面积、低b值等共性特征,漾濞M_(S)6.4地震前以小震活动为指针的断层协同化演化进程大致可分为3个阶段:2020年5—12月为应变释放点产生阶段,小震频次缓慢增加;2021年1月至5月17日为应变释放点扩展和增多阶段,小震频次逐步增多,3级以上地震释放点明显增强,且有向主震震中迁移现象,后期成带状扩展;2021年5月18-21日为应变释放连接段,中小地震活动快速增长并最终连接成片,甚至重叠,且4级以上地震集中释放。而亚失稳过程则应是从2021年1月至5月17日为准静态阶段,2021年5月18-20日为准动态阶段。最后,讨论了出现明显的亚失稳过程的原因和断层协同演化进程划分存在的问题和不足。 展开更多
关键词 断层亚失稳阶段 协同化进程 地震活动性 漾濞M_(S)6.4地震 亚失稳密集台阵 滇西北地区
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地震亚失稳过程中前兆异常演化的综合解释——以2014年鲁甸6.5级地震为例 被引量：1
5
作者 蒋海昆 邓世广 +2 位作者 姚琪 宋金 王锦红 《地震地质》 EI CSCD 北大核心 2024年第3期513-535,共23页
文中以2014年鲁甸6.5级地震为例,在亚失稳实验及理论指导下,基于震前地震活动及地球物理观测资料并结合地震成核数值模拟结果,综合分析前兆异常时空演化与亚失稳过程的关系,首次提供了一个可明确佐证亚失稳阶段震源区成核、震源区附近... 文中以2014年鲁甸6.5级地震为例,在亚失稳实验及理论指导下,基于震前地震活动及地球物理观测资料并结合地震成核数值模拟结果,综合分析前兆异常时空演化与亚失稳过程的关系,首次提供了一个可明确佐证亚失稳阶段震源区成核、震源区附近协同化过程持续加剧的典型震例和观测事实。研究结果显示,依据大区域强震活动及流动重力观测,可判定鲁甸地震前研究区已处于高应力状态。在高应力背景判定的基础上,依据地震活动及地球物理观测前兆异常,可粗略判定鲁甸地震亚失稳过程可能起始于震前7、8个月,最突出的现象或判定指标是由震中附近小地震活跃所表征的断层应力状态由积累为主向释放为主的转变,以及由定点地球物理观测异常数量显著增加所表征的断层运动协同化现象,从地震成核的角度与成核后期核心弱化区扩张过程有关。之后至主震发生,还有2个时间节点需要关注:一是震前4、5个月,定点地球物理观测异常空间分布范围自震中附近向外围的明显扩展,显示断层变形的加速协同化;二是震前2个月之后,震中附近小地震活动开始减弱、微震活动及定点地球物理异常出现向震中的迁移收缩,与地震成核过程核心弱化区扩展之后的收缩过程相关联。 展开更多
关键词 亚失稳阶段 应力状态变化 断层变形协同化 鲁甸M 6.5地震 小地震活动 地球物理观测
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亚失稳准动态及同震过程变形场时空演化特征——实验与分析 被引量：14
6
作者 李世念 马瑾 +2 位作者 汲云涛 郭彦双 刘力强 《地震地质》 EI CSCD 北大核心 2021年第1期1-19,共19页
断层亚失稳模型指出,在临震亚失稳阶段中各种物理量存在规律性的时空演化特征,控制这些物理参数变化的根本原因是震源的力学过程。为深入观测和分析该过程,文中介绍了一套自主研发的64通道、16位分辨率、4MHz采样频率、可并行连续采集... 断层亚失稳模型指出,在临震亚失稳阶段中各种物理量存在规律性的时空演化特征,控制这些物理参数变化的根本原因是震源的力学过程。为深入观测和分析该过程,文中介绍了一套自主研发的64通道、16位分辨率、4MHz采样频率、可并行连续采集的超动态变形场观测系统(UltraHi DAM),首次实现了在4MHz频率下对应变信号和声发射信号的同步采集。依托该系统对断层失稳变形的全过程,特别是失稳前几s到若干μs的瞬态变形过程,即亚失稳准动态阶段进行了精细、深入的观测,解析了相关的震源力学问题,获得以下认识:1)伴随断层局部卸载而出现的应变局部化加速是进入亚失稳准静态阶段的近场判据;2)亚失稳准动态阶段的应变场特征(应变调整)表现为以应变逐点的逐次加速和往复传递;3)准动态过程中每个子阶段都存在短暂的准备期,其可能有助于临震预测;4)一次断层失稳事件(实验室地震)可以伴随发生多次震源应变高频震荡以及对应的多次声发射事件。 展开更多
关键词 亚失稳准动态阶段 变形场 时空演化 应变准备期 同震阶段
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汶川地震前失稳过程的重力场观测证据 被引量：4
7
作者 郭树松 祝意青 +4 位作者 徐云马 刘芳 赵云峰 张国庆 朱辉 《地震地质》 EI CSCD 北大核心 2021年第6期1368-1380,共13页
文中应用1996—2007年龙门山断裂带上的重力观测资料,分析了汶川地震前亚失稳阶段的重力场变化特征,根据震前失稳过程的重力场观测证据探讨应用重力场识别断层进入亚失稳阶段的证据和方法。研究结果表明:1)汶川地震前沿龙门山断裂带的... 文中应用1996—2007年龙门山断裂带上的重力观测资料,分析了汶川地震前亚失稳阶段的重力场变化特征,根据震前失稳过程的重力场观测证据探讨应用重力场识别断层进入亚失稳阶段的证据和方法。研究结果表明:1)汶川地震前沿龙门山断裂带的时变重力场在1996—2001期间呈正常态变化,2001—2004期间出现区域性区重力异常,2004—2007期间出现较明显的反向变化,震前一年变化较弱,呈现闭锁状态。这种变化过程较好地对应了岩石变形实验中由稳态加载阶段到失稳阶段中的线性稳态、偏离线性稳态、亚失稳状态的过程。2)龙门山断裂东侧接近四川盆地上的测点时序变化平缓无序,西侧后山断裂带上的测点在2002年开始出现一致性较好的"同升同降"变化特征。汶川地震发生在后山断裂带上,震后余震的分布和该断裂带的走向一致,说明该断裂带是断层的主要失稳位置,该断层的失稳导致该区域测点的重力场变化一致,符合实验研究中断层由稳态进入亚失稳状态的物理场协同化演化的判定依据。3)重力剖面点的时空变化显示,2008年汶川8.0级地震前在龙门山断裂西侧可观测到一次断层活动协同化过程。 展开更多
关键词 亚失稳阶段 汶川地震 龙门山断裂带 重力变化 协同化活动
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探讨紫坪铺水库在汶川地震发生中的作用 被引量：18
8
作者 刘远征 马瑾 马文涛 《地学前缘》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期150-160,共11页
汶川MS8.0级地震位于紫坪铺水库库尾附近。2002年紫坪铺水库开始截流,2005年10月正式开始蓄水后,库区先后发生不少小震群。2006—2008年迅速增多的水磨震群与主震相距不足5km。因此,紫坪铺水库蓄水在汶川地震发生中的作用成为一个被广... 汶川MS8.0级地震位于紫坪铺水库库尾附近。2002年紫坪铺水库开始截流,2005年10月正式开始蓄水后,库区先后发生不少小震群。2006—2008年迅速增多的水磨震群与主震相距不足5km。因此,紫坪铺水库蓄水在汶川地震发生中的作用成为一个被广泛关注的热点问题,从断层的库仑应力变化出发有过很多讨论。文中以汶川MS8.0级地震前的紫坪铺水库地震台网数据为基础,通过分析龙门山断裂带以及库区小震的时空演化,研究水库附近流体压力扩散过程,得到以下认识:(1)紫坪铺水库所在区域存在一系列北东向展布的断裂,水库位于碳酸盐岩地层上,存在渗漏的地质背景。伴随水位波动升高,回水逐渐向西南淹没,地震分布范围也逐渐由大坝向南西扩展,二者关系密切。根据地震随时间的分布,分析了水压力的扩散过程,拟合得到水压力的宏观扩散系数为0.7m2/s。该扩散系数较好地勾画了紫坪铺水库蓄水和地震活动过程。扩散过程既与河流纵断面形态关系密切,也与地下流体孔隙压力扩散、水位变化有关。(2)紫坪铺水库蓄水前龙门山断裂带汶川段已处于高应力状态,库区正好位于汶川段西南区的闭锁部位。蓄水后龙门山断裂带有过三次地震增强和地震活动范围沿断裂扩展的过程,均发生在水位升高后。已有实验结果表明,在亚失稳应力状态下断层在失稳前的活动存在协同化过程。其作用是降低断层上弱部位的强度和扩大弱部位的总长度以提高断层协同化程度,从而增加断层强部位的应力。研究认为,3次高水位后地震活动的增强正反映了在强区域构造应力背景下库水渗透到部分闭锁断层段并使之弱化引起的连锁反应。汶川地震发生在高区域应力和水体的共同作用下,多次高水位起了弱化断层闭锁段的作用,使断层上协同化程度达到临界水平,在强部位的应力作用下造成了较长断层段的快速失稳错动。此项研究为进一步分析紫坪铺水库蓄水在汶川地震发生中的作用提供了新的事实和论据。 展开更多
关键词 汶川地震 紫坪铺水库 流体扩散系数 亚失稳阶段
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缺陷岩体加速协同化破坏机制及前兆信息辨识
9
作者 张士川 郭惟嘉 徐翠翠 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期889-898,共10页
缺陷岩体对地下煤体的安全开采构成威胁,同时对工程长期安全运行带来较大的隐患,分析其破坏前后所展现的物理量变化特征,将为岩体失稳提供前兆辨识信息。以含缺陷单元的石膏组合体为研究对象,研究其破坏-失稳时空演化过程,捕捉和比较失... 缺陷岩体对地下煤体的安全开采构成威胁,同时对工程长期安全运行带来较大的隐患,分析其破坏前后所展现的物理量变化特征,将为岩体失稳提供前兆辨识信息。以含缺陷单元的石膏组合体为研究对象,研究其破坏-失稳时空演化过程,捕捉和比较失稳前关键时刻对应物理场信息的变化差别,探讨岩体破坏失稳前由独立活动向整体协同化运动的过程。试验结果表明:缺陷组合体完全破坏分为强偏离线性、静态亚失稳和动态亚失稳3个阶段;首先相对强段为承载主体,弱段出现孤立的应变积累区和释放点并作用于强弱接触面;之后弱段积累区迅速增多并扩展和迁移,不同性态岩体呈现应变协同化传递具有单元性和区域性特征;最终应变释放点相互贯通,强弱段相互作用加强使得协同化程度达到最大,成为岩体进入全面失稳快速破坏的标志。为进一步验证上述试验结果的科学性、合理性,以某矿井断层采动涌水为工程背景,制作采场断层模型并进行双向加载试验,研究断层失稳错动引发涌水的过程及触发条件,揭示了断层亚失稳阶段协同化破坏机制。上述试验结果表明缺陷岩体进入亚失稳阶段是协同化破坏开始的标志。 展开更多
关键词 亚失稳阶段 应变释放 缺陷岩体 协同化破坏
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