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1.
Introduction By the experimental techniques of acoustic emission (AE) and surface strain observation, a lot of achievements on the study of deformation and fracture process of samples with en-echelon faults has been obtained (Bomblakis, 1973; LIU, et al, 1986; DU, et al, 1989; LI, et al, 1989; ZHANG, FANG, 1989; ZHANG, LI, 1989; MA, et al, 1995a, b; LI, et al, 2000). However, there still exist many problems. For example, most of discussion on the spatio-temporal evolution of microf… 相似文献
2.
New observations of fracture nucleation are presented from three triaxial compression experiments on intact samples of Westerly
granite, using Acoustic Emission (AE) monitoring. By conducting the tests under different loading conditions, the fracture
process is demonstrated for quasi-static fracture (under AE Feedback load), a slowly developing unstable fracture (loaded
at a `slow' constant strain rate of 2.5 × 10−6 /s) and an unstable fracture that develops near instantaneously (loaded at a `fast' constant strain rate of 5 × 10−5 /s). By recording a continuous ultrasonic waveform during the critical period of fracture, the entire AE catalogue can be
captured and the exact time of fracture defined. Under constant strain loading, three stages are observed: (1) An initial
nucleation or stable growth phase at a rate of ~ 1.3 mm/s, (2) a sudden increase to a constant or slowly accelerating propagation
speed of ~ 18 mm/s, and (3) unstable, accelerating propagation. In the ~ 100 ms before rupture, the high level of AE activity
(as seen on the continuous record) prevented the location of discrete AE events. A lower bound estimate of the average propagation
velocity (using the time-to-rupture and the existing fracture length) suggests values of a few m/s. However from a low gain
acoustic record, we infer that in the final few ms, the fracture propagation speed increased to 175 m/s. These results demonstrate
similarities between fracture nucleation in intact rock and the nucleation of dynamic instabilities in stick slip experiments.
It is suggested that the ability to constrain the size of an evolving fracture provides a crucial tool in further understanding
the controls on fracture nucleation. 相似文献
3.
在常温下、单轴加压下对两种岩石完整样品进行蠕变破坏过程中声发射活动实验.根据实验获得的数据讨论了蠕变三个阶段中声发射活动特征.在瞬态蠕变阶段,随着加载,声发射活动逐渐增强;在稳态蠕变阶段,在较低的声发射活动背景上,可能出现较强的信号,声发射幅值-频度关系的 m 值可能稳定于某一低值,也可能下降;进入加速蠕变阶段,声发射活动水平增强,m 值下降加快,也可能表现为明显回升后再下降,并与岩石样品的性质有关.将蠕变破坏三个阶段中声发射活动与地震孕育过程中某些地震活动图象变化(如 b 值、前震活动)进行了联系,提出地壳岩石蠕变破坏机制形成前震——主震——(余震)型地震序列类型的可能性. 相似文献
4.
慢地震慢前兆的机制研究 总被引：12，自引：1，他引：12
通过岩石高温高压破裂实验与有机玻璃破裂试验的应力—应变曲线对比、地震波形记录(观测资料)与试样破裂波形(实验资料)对比、地震前后定点应变与主破裂前后应变形态变化的对比，认为慢地震是临界或亚临界破裂或预先滑动所致，是低频应变波动。它是材料屈服、弱化或塑性变化的必然结果。而慢前兆则是临近大地震(大破裂)前出现的诸如形变、低频地震波(破裂弹性波)等的短期及临震前兆现象，它比较可靠。但由于许多岩石主破裂前并无明显的临界破裂或预滑动现象，也并非所有岩石都一定出现明显屈服，所以也并非每个地震前都有慢地震，因此，也就不一定都出现低频波动。从而，也并不一定都出现相同的短期、临震前兆现象。 相似文献
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6.
Acoustic Emission Experiments of Rock Failure Under Load Simulating the Hypocenter Condition 总被引：3，自引：0，他引：3
Hui-hui Zhang Xiang-chu Yin Nai-gang Liang Huai-zhong Yu Shi-yu Li Y. C. Wang C. Yin Victor Kukshenko Nikita Tomiline Surguei Elizarov 《Pure and Applied Geophysics》2006,163(11-12):2389-2406
A series of acoustic emission (AE) experiments of rock failure have been conducted under cyclic load in tri-axial stress tests. To simulate the hypocenter condition the specimens are loaded by the combined action of a constant stress, intended to simulate the tectonic loading, and a small sinusoidal disturbance stress, analogous to the Earth tide induced by the Sun and the Moon. Each acoustic emission signal can indicate the occurrence time, location and relative magnitude of the damage (micro-crack) in the specimen. The experimental results verified some precursors such as LURR (Load/Unload Response Ratio) and AER (Accelerating Energy Release) before macro-fracture of the samples. A new parameter, the correlation between the AE and the load, has been proposed to describe the loading history. On the eve of some strong earthquakes the correlation between the Benioff strain and the Coulomb failure stress (CFS) decreases, similar to the variation of LURR prior to strong earthquakes. 相似文献
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8.
着重研究拉张或挤压型雁列式断层标本变形过程中声发射(简称AE，下同)的时空演化特征. 结果表明，预置构造对AE空间分布格局具有较强的控制作用，随着差应力的增加，AE首先在两个端点附近丛集，之后向两端点连线附近集中，出现明显的破裂局部化现象，较大事件还通常集中于某一端点附近反复发生. 前期微破裂丛集图象指示后期宏观破裂的扩展方向及扩展范围. 拉张和挤压型雁列区宏观破裂方向分别与轴向应力方向垂直和平行. 雁列式断层标本变形过程中，破裂前的弱化阶段相对较长、弱化过程明显. 微破裂事件累积频次指数增长可能是系统失稳前的典型征兆之一，而雁列区宏观破裂之后，AE数量逐渐减少、应变释放相对减弱. 摩擦滑动过程中，大的粘滑失稳前未见有AE活动前兆性的增强过程.雁列区的b值变化在失稳前显示趋势性降低——快速回升这一典型的变化过程，b值降低一般发生在差应力增强过程之中，并有可能延续至弱化阶段，而快速回升则一般发生在破裂失稳前的短时期内. 对比研究表明，构造差异所导致的b值差异远大于b值随差应力的增加而产生的变化量，而对同一构造标本，力学状态的改变会导致AE序列时序特征的急剧变化，较高的加载速率对应较高的应变能释放及明显的低b值. 先期破碎带由于较低的破坏强度，其对差应力的微小变化具有特殊敏感性，从而成为源、兆分离、窗口或敏感点效应等地震活动性前兆现象的一种可能的原因. 相似文献
9.
天然地震发生后,地震波及区域内的地下岩层渗透率常常会发生显著改变,其变化曲线显示出独有的特征,造成这一现象的机理较为复杂,传统渗流理论尚不能给出合理解释.针对这一问题,从震后渗透率变化规律入手,深入分析了地下岩层裂缝体系对渗透率的影响,给出了裂缝结构参数与渗透率之间的定量关系.结合岩层黏弹特性以及天然地震所产生的地下岩层体应变特征,基于裂缝体系分维度正比于外部应力的实验事实,将黏弹体应力松弛机制引入该体系,对裂缝分形渗透率模型进行了含时推广,建立起震后地下岩层渗透率的时间演化模型,理论预测曲线与实验曲线吻合较好.在此基础上提出‘分形裂缝渗透率松弛效应’这一全新概念.本研究为震控流体运移研究提供了新思路,对于揭示震后断层恢复机制,探讨断层活动与孕震的关联有一定的理论价值和现实意义. 相似文献
10.
断层滑动速率,地震重复时间和平均应力降 总被引：5，自引：0，他引：5
本文综述了国内外大地震复发间隔研究的现状，系统整理了中国大陆活断层滑运速率，已发现的古地震遗迹及古地震复发间隔，结果表明，在滑动速率较在的活断层发现的古地震复发间隔较短，Ｋａｎａｍｏｒｉ和Ａｌｌｅ（１９８５）研究了具有大范围重复时间（２０年到几千年）的板内大地震的震源参数，发现复发间隔较长的大地震具有较高的平均应力降，我们在实验室内研究了应变速率不同时固体围压三轴压缩下完整花岗岩破裂后的粘滑现象。 相似文献
11.
鲜水河断裂带多断层相互作用的流变断裂力学分析 总被引：3，自引：0，他引：3
本文研究了流变介质内多断层的相互影响,通过对鲜水河断裂带的分析,对该断裂带提出一个不共线三断层的断裂力学模型.把介质考虑成流变的,用有限元法结合解析方法求解了流变断裂力学问题的应力、应变及能量场的时空变化.结果表明,多断层的力学场与单一断层的力学场相差甚远,在断层间形成了影响区.在影响区内应力集中,梯度大,分布复杂,应变能在影响区内形成较大范围集中.应变能等值线在孕震期间从影响区向外扩张,能量从外围流向断层区,流动在时空上都是不均匀的,孕育初期增加速率大,后期渐渐平缓.流向影响区的能量比其周围区域大,形成很大梯度.并讨论了地震前兆的某些特征.根据本文的结果,认为在道孚-乾宁-带发生地震的可能性较大. 相似文献
12.
Cheng Haixu Wu Kaitong Zhang LiuCenter for Analysis Prediction SSB Beijing China Institute of Geology SSB Beijing China 《中国地震研究》1995,(2)
In this paper,compression tests of intact granite samples have been made in a triaxial testing machine with solid confining pressure.From the tests,the influences of confining pressure and loading rate(axial strain rate)on the deformation and fracture process of rock samples,on the stress drop and recurrence interval of stick-slip events,and on the geometric distribution of the main fracture have been studied.The experimental results show that the loading rate influences the stress drop and recurrence interval of stick-slip events greatly.At lower loading rates,the stress drop of stick-slip events is greater,their recurrence interval is longer and shows no regularity in distribution.When the loading rate goes higher,the stress drop will become smaller and the recurrence interval will tend to be constant and stick-slip events show a quasi-periodicity.At lower confining pressures and strain rates,the main fracture may evolve into 2 X-shaped conjugate shear faults; whereas at higher confining pressures and 相似文献
13.
岩石声发射的损伤模式及其在地震研究中的初步应用 总被引：6，自引：0，他引：6
本文运用损伤理论和微元强度统计理论导出了声发射参数与损伤参量及应变的关系模型。依据这一模型,分析了单轴压缩时岩石破坏阶段声发射特性与压机刚度的关系。在此基础上,探讨了声发射活动规律与孕震过程及地震活动的内在本质联系。 相似文献
14.
The model of the relationship of AE parameter,damage variable and strain is derived by applying the damage theory and micro-element statistical strength theory.The relation between AE characteristics during rock failure and machine stiffness is analyzed under uniaxial compression with the above model.Based on the above analysis,the internal connection among AE activity law and seisraogenic process and earthquake activity is discussed. 相似文献
15.
为了研究地震过程中断层面的相互作用,设计了四类裂纹面状况不同的断裂力学实验。实验结果表明,裂纹面的状况对于含裂纹材料的σc(21/2)值有强烈的影响,并利用断裂力学的原理对结果进行了分析。 实验中解决了如下技术关键: 1.可用三点弯曲、局部受拉、单面启裂、双面贯穿的方法,在脆性材料板状试件（玻璃板、岩石板）以及有机玻璃板中预制中心穿透裂纹。 2.在裂纹端部预计裂纹扩展的区域内粘贴电阻应变片,用以判断并测量裂纹初始扩展及其相应的破坏应力σc的方法。 相似文献
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固体围压下完整花岗岩粘滑现象的实验研究 总被引：3，自引：0，他引：3
本文用完整的花岗岩样品在固体围压三轴实验装置上压缩,研究围压和应变速率对岩样变形破裂过程、粘滑应力降、粘滑复发间隔及样品主破裂几何分布的影响。结果表明,加载速率较低时,粘滑应力降较大,复发间隔较长且分布无规律。加载速率越大,粘滑应力降越小,复发间隔也近似相等,粘滑事件表现出准周期性。围压和应变率较低时,岩石的主破裂会演变成两个交叉的共轭断裂面;而围压和应变率较高时,岩石的主破裂则演变成单一断裂面或入字形断裂面。本文结果对认识中国大陆板内地震孕育、发生及重复过程;研究地震重复发生的机制及影响地震复发间隔的主要因素都有重要意义。 相似文献
17.
理论研究[1]表明,环境水介质的动态对岩石中裂缝的应力腐蚀过程有很大的影响。但迄今为止,岩石的应力腐蚀实验都是在水介质静止情况下作的。本实验对比研究了蒸馏水静止和流动情况下云南大理岩试件应力腐蚀引起的亚临界裂缝扩展特征。结果表明,裂缝周围水介质的流动会加速裂缝端部的应力腐蚀过程,这对于震源过程及临震前兆的研究可能有重要意义。样品采用紧凑拉伸试件,同时测量了断裂韧性K_(Ic)=(1.41±0.013)kg·mm~((-3)/2),并对人工狭窄锯口与天然初始裂缝的试件进行了对比测量,认为对于云南大理岩的紧凑拉伸试件可以用人工狭窄锯口代替天然初始裂缝。 相似文献
18.
为研究2021年甘肃阿克塞5.5级地震前震中周边的地壳变形运动特征,根据CMONOC提供的GPS观测资料,通过GPS速度场、面应变率场和站间基线时间序列分析,探讨了震前的地壳变形特征。研究结果表明,震中处于发震断层西南侧远场速度大、近场速度小且断裂两侧速度场方向明显不同的位置,同时位于与发震构造类型一致的面应变率场的压缩高值区,即挤压应变累积区。跨发震断裂的基线长度在震前3年多时间出现的转折变化,表明震前发震断裂两侧左旋走滑速率明显减缓;而断裂两侧的挤压速率有所加快则反映出本次地震前震中区域存在一定程度的应变能积累。研究结果有助于认识该地震的孕震过程,并可为相似构造类型区域的强震预测提供参考依据。 相似文献
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地震矩张量反演是获取震源过程的有效方法.岩石变形过程中的声发射与地震类似,均是弹性应变能快速释放.如假设条件得到满足,矩张量反演方法同样可用于了解声发射震源过程.声发射矩张量反演可使用P波位移进行计算.当样品尺寸远大于声发射波长,且声发射由微破裂产生,声发射源的尺度很小时,P波矩张量反演可采用远场近似.本文首先针对声发射的特点,实现根据远场P波反演声发射矩张量的算法,并通过人工声发射实验对算法的正确性和可靠性进行了检验.最后,用声发射矩张量反演方法对花岗岩单轴压缩实验的声发射源特征进行了分析.结果表明：对于纯剪切破裂模式,声发射矩张量反演可得断层面;对于非纯剪切破裂模式,如纵向挤压导致的横向张性劈裂,由于存在多解性不能得到断层面,但可通过矩张量的迹区分破裂模式. 相似文献
20.
地震孕育过程中形变趋势变化形态的理论分析 总被引：1，自引：0，他引：1
利用流变介质包体模型理论中体应变解析解计算分析了孕震过程中不同观测点的形态异常特征，结果表明，硬包体产生的体应变具有明显的3阶段过程，软包体却只有2个阶段的特点，但它们的形态特征不仅都具有象限性与地区性，而且还随震中距的不同而不同。岩石实验结果也表明，观测点距破裂面的距离不同，其形态特征也不同。在理论分析与岩石实验结果一致的基础上，分析了张北地震与景泰地震前形变异常的形态特征，即具有明显的地区性与象限性；并且形态特征随震中距的变化而不同；变化幅度也随震中距的增大而减小。基于对形变异常形态特征的理解，提出了利用形态特征预测、判断发震地点及孕震状态的思路。 相似文献