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本文简述了分形和分维在地震学中应用的主要方面,从地震现象的自组织过程和尺度不变性。分析了实验室岩石破裂试验与实际地震观测之间的异同,对地震发生的自组织临界模式(SOC)作了简要的介绍。文中后一部份概述了复杂现象的多分形(Multifractals)和广义分维Dq的基本概念,以及计算Dq的方法,并给出了广义分维应用于地震活动研究的例子,指出Dq(q<0)随q变化的形态特征,在地震前兆信息的提取中可能有重要意义。 相似文献
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用临界点理论讨论应变能加速释放现象和孕震区尺度 总被引：1，自引：0，他引：1
20世纪 80年代后期 ,地震的临界现象研究成为地震学界的热点之一。Hirata等 ( 1 987)通过大量实验和观测结果得出结论 :接近破裂的岩石与铁磁模型的二阶相变具有本质上的联系。岩石中的应力参数类似于铁磁相变中的温度参数 ,即低应力状态时 ,微裂纹随机产生且微裂纹之间关联程度较低 ;当应力达到岩石的破裂强度时 ,裂纹相互关联 ,裂纹大小呈幂率 (分形 )分布。根据临界点理论 ,地震孕育过程是一种临界现象 (Vere Jones ,1 977;Sornette ,etal.,1 990 ;1 995;Rundle ,etal.,1 999;Jaume ,etal.,1 999) ,但地壳并不总是处于临界状态。随着… 相似文献
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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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汶川M_S8.0地震天体引潮力和温度变化过程 总被引：2，自引：0，他引：2
地震是地应力达到一定程度后,短时间内发生的剧烈构造运动,反映的是地球构造应力积累达到一定强度后释放的突变过程.这一过程是复杂的,受多种因素作用的.我们计算了汶川8.0级地震天体引潮力变化,结果表明,本次地震发生在天体引潮力最低(2008年5月4日)→最高峰(5月14日)→最低(5月21日)周期的高峰区域内,表明当震源处岩石中的构造应力积累到岩石破裂滑动的临界状态时,受到适当方向上的天文潮汐应力触发的作用,可能发生地震.同时,利用天体引潮力最低(5月4日)为背景温度,逐日相减的方法,提取5月5～16日逐日温度变化图(图1 . 相似文献
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掌握岩石变形破坏过程中体积膨胀点至峰值强度点之间加速破裂行为的演化规律,是实现地质灾害物理预测的关键.本文考虑裂纹张开和闭合两种情况,基于断裂力学建立了三轴应力作用下裂纹扩展临界尺度与等效应力的关系.对微元体破坏概率,分别采用以等效应力表达的Weibull分布函数和裂纹尺度分形函数,通过对比导出了形状参数m与裂纹分布分维D_f关系的表达式.一个有趣的发现是,岩石峰值强度点与体积膨胀点应变比仅与m或D_f有关.对岩石蠕变或准蠕变破坏,合理的m值范围为[1.0,4.0],在此范围内应变比近似为常数1.48,该常数是描述不同尺度岩石加速破裂规律的物理自相似常数.实例分析表明,基于岩石加速破裂规律构建的多锁固段脆性破裂理论,其适用性广,尤其在崩滑和大地震预测领域,具有良好应用前景.此外,本文给出了b值与m值定量关系,以解释b值的物理意义,并探讨将其用于地震预测的可行性. 相似文献
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SF-1型岩石声发射测试仪是岩石力学实验研究的一种非常有用的测试仪器。它可以用来监测岩石或岩石样品在外力作用下,发生变化过程中由微破裂所产生的声发射现象。它不仅可以研究微破裂与应力、变形、波速、时间等的变化规律,而且还可以进一步研究微破裂与主破裂(大破裂)的关系。所以它在岩石或岩体的变形破坏实验研究中具有重要的意义。多年来,在进行岩石力学研究中一直缺少适用的声发射仪,从而影响了这方面工作的开展。为了当前 相似文献
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岩石剪切破裂(准静态)过程的能量特征通常用剪切破裂能来表征.但从严格意义上讲,经典的剪切破裂能定义是建立在剪切破裂过程中破裂面上摩擦应力不变的基础上,而岩石剪切破裂行为特性是随环境 相似文献
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破裂临界状态下大理岩的剪切波分裂特征 总被引：4，自引：2，他引：2
以山东莱州大理岩为样品对岩样在破裂临界状态下的剪切波分裂特征进行了观测和分析,在两个样品上,得到破裂临界状态下的系列记录,结果表明,在岩石崩溃之前的临界状态下,即使载荷不变,剪切波分裂时间延迟也可能会有涨落现象,即剪切波分裂时间延迟可能会有一个下降的过程。 相似文献
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断层力学(fault mechanics)是从动力学角度来研究地震发生过程的一门新的学科。它主要是研究地震从孕育、岩石开始破裂、破裂扩展、破裂终止,到发生余震和应力调整等一系列复杂的全过程。断层力学的出现,改变了过去多年从几何的或运动学的震源模式来研究地震的状况。断层力学讨论的范畴大约有如下几个方面:(1)大尺度的准静态断层模式;(2)断层的非稳定性,即地震是怎样发生的;(3)从动力学角度研究岩石破裂传播过程;(4)利用地 相似文献
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研究地震和岩石破裂现象的非线性科学方法 总被引：3，自引：0，他引：3
本文以地震孕育和岩石破裂过程的阶段(包括裂纹系形成、变形局部化和断层形成、断层活动和松弛)为线索,阐述了非线性科学方法(包括分形几何学,自组织临界现象和混沌动力学)的应用,提出了地震孕育过程和岩石破裂各阶段的普适性特征、机理和要着重研究的课题. 相似文献
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依据高温高压岩石破裂实验结果并结合理论分析，对 附近区域不同深度温压条件下岩石变形破坏性质及破坏失稳的力学行为进行了研究，在一次应力加载循环中，发生破坏的部位随时间具有向深部下迁的趋势。考虑到深度温压条件下岩石的渐进式破坏行为及突发失稳，对主震前震中附近区域小地震活动的增强、平静、活化等现象，以及b值等时间序列参数变化的可能机理进行初步探讨，并简单讨论了两类平静和两类b值变化的可能原因。 相似文献
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This paper reports an experimental study of the evolution of permeability during rock brittle failure and a theoretical analysis of rock critical stress level. It is assumed that the rock is a strain-softening medium whose strength can be described by Weibull’s distribution. Based on the two-dimensional renormalization group theory, it is found that the stress level λc (the ratio of the stress at the critical point to the peak stress) depends mainly on the homogeneity index or shape parameter m in the Weibull’s distribution for the rock. Experimental results show that the evolution of permeability is closely related to rock deformation stages: the permeability has a rapid increase with the growth of cracks and their surface areas (i.e., onset of fracture coalescence point), and reaches the maximum at rock failure. Both the experimental and analytical results show that this point of rapid increase in permeability on the permeability-pressure curve corresponds to the critical point on the stress-strain curve; for rock compression, the stress at this point is approximately 80% of the peak strength. Thus, monitoring the evolution of permeability may provide a new means of identifying the critical point of rock brittle fracture. 相似文献
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运用岩石破裂过程分析RFPA2D系统，研究了岩石介质细观非均匀性对宏观力学行为的影响和微震序列特征. 通过对不同均质度系数m=1.1，1.5，2，3，5的5个样本进行破裂过程的模拟，发现均质度不同会产生不同地震序列类型，主要有：前震-主震-余震型、主震型和震群型. 此外，对5种不同均质度系数的岩石样本破裂过程的模拟表明，岩石介质的非均匀性不仅对岩样宏观强度和宏观变形非线性行为有显著的影响，而且也显著地影响试样破裂模式. 随着均质度系数的提高，主破裂呈现脆断模式. 同时介质的细观结构随机性，也对试样宏观破裂模式产生重要影响. 相似文献
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基于能量耗散理论建立非均质岩石的动态损伤破坏元胞自动机,分析单轴压缩试验中岩石破坏截面的损伤状态,得到该情况下的岩石裂隙微观动态发展过程、损伤演化关系以及全程应力应变曲线。研究发现：①加载过程中,均质度较低的岩样裂纹的萌生和扩展较为分散,损伤速率低;均质度较高的岩样裂纹的萌生和扩展非常集中,表现为脆性破坏。②损伤演化曲线呈3阶段S形发展。③随着岩石均质度参数的增加,岩石的峰值强度和峰值应变都有所提高,峰后曲线越来越陡。④给出的衡量岩石脆性破坏强弱程度的指标参数,能够较好地描述岩石破坏形式随着均值度参数m变化的规律。 相似文献
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本文根据岩体自身的力学性质及其变化,讨论了具有挤压特征的正断层的成因。认为这些断层的形成有岩体本身的重力作用,同时也有应力松弛现象。岩体中的应力松弛现象是由流变学因素和非流变学因素引起的。由于松弛后岩体沿断层面滑动过程中,仍受到一定的挤压作用,因此易于出现粘滑现象,从而易于发生地震。 相似文献
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H. Spetzler 《Pure and Applied Geophysics》1978,116(4-5):732-742
Fracture and frictional sliding are considered as phenomena involving brittle failure. Brittle failure is preceded by the formation of small (subcritical) cracks. In non-water-saturated rock, the distribution, shape and size of these suberitical cracks determine the change in the physical properties prior to failure. A model is proposed which suggests that the spatial and temporal distribution, shape and size of subcritical cracks within a stressed rock depend upon the rate of deformation and the volatile content.As a rock is stressed beyond about 50 percent of its ultimate failure stress, dilatancy is initiated. With increasing stress a broad zone of cracks develops within the dilatant region. The seismic velocities through this zone decrease markedly and the cracks grow more numerous., changing in size and shape. Before brittle failure of the rock occurs, the subcritical cracks interact, leading to a concentration of the zone. During the stage when the zone narrows, the seismic velocities in crease in the surrounding volume due to local rotation of stresses and consequent closure of some cracks. In most laboratory experiments the stage during which the velocity increases and the now intense deformation zone becomes narrow is very short and difficult to observe experimentally. At very low strain rates and with volatiles present, the crack growth and subsequent interaction lead to the narrowing of the intense deformation zone and therefore to an observable increase in velocity.The above is based upon an interpretation of a number of experiments. Using optical holography we have observed the development and subsequent intensification of a deformation zone. Ultrasonic velocity measurements showed a distinct anomaly (decrease followed by an increase) before failure. The anomaly was only detectable at our lowest experimental strain rates (3×10–8/sec). 相似文献