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对几种不同结构的岩石标本在变形过程中声发射b值和频谱随时间的变化特征进行了对比研究 ,其中包括完整花岗岩标本、含有天然愈合节理的花岗岩标本、含有拉张型和挤压型雁列式断层以及平直断层的标本等。研究表明 ,声发射b值和频谱的特征不仅会受标本结构的影响 ,而且在同一标本的不同变形阶段也可能表现出不同的特征 ,其机制与变形方式以破裂为主或以摩擦为主有关。当变形以破裂为主时 ,声发射b值和频谱在失稳前会出现明显的下降 ;当变形以摩擦为主时 ,声发射b值和频谱在失稳前变化相对较小 ,且上升或下降均可能出现。实验结果意味着b值和频谱特征作为失稳前兆 ,在不同的构造环境下可能会有不同的特征 ,而强震孕震区内不同断裂构造的存在会造成前兆时空分布的非均匀性 相似文献
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雁列式断层变形过程中物理场演化的实验研究（一） 总被引：21，自引：3，他引：21
在双轴压缩条件下对挤压型和拉张型雁列式断层变形破坏过程中声发射、断层位移及应变场的时空演化进行了实验研究。研究表明，两类雁列式断层具有类似的变形破坏过程，即前期以雁列区的破裂贯通为主，后期以沿断层的滑动为主。但挤压型雁列区内可积累较高的应变能，有较强的应变释放和声发射活动，雁列区对滑动始终起着阻碍作用；而拉张型雁列区内难以产生快速的应变释放和较强的声发射活动，雁列区对后期的滑动也无明显的阻碍作用。两类雁列区贯通所引起的失稳均有明显的前兆，而在随后滑动过程中失稳前兆的出现，取决于断层不同部位或段落之间是否有应变传递 相似文献
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在双向压缩条件下,研究了一种非均匀断层模型标本在变形过程中的声发射(AE)时空特征.结果表明,随侧向应力sigma;2的增大,断层破裂强度提高,自加载至破坏的时间延长,破坏形式由突发失稳逐渐转变为渐进式破坏.预制断层及其非均匀性对标本变形过程中AE空间分布图象起明显的控制作用.预制断层,特别是预制断层上的强度不均匀部位及高强度段落,控制着微破裂空间分布的总体格局.破裂局部化均起始于断层上强度不均匀部位,随侧向应力sigma;2的增大,微破裂密集区域从预制断层强度不均匀部位逐渐扩展到整个高强度区段.侧向应力sigma;2的大小对AE时序特征具有显著影响.较低sigma;2条件下,断层表现为突发失稳,失稳发生在微破裂活动ldquo;增强-平静rdquo;的背景之上;而较高sigma;2条件下,断层表现为渐进式破坏,破坏前后AE频次持续增加,AER呈指数增长.sigma;2对b值变化也具有一定影响.当断层破坏表现为突发失稳时,b值在弹性阶段后期至弱化阶段显示出ldquo;前兆rdquo;性降低;而当断层表现为渐进式破坏时,b值变化平稳. 相似文献
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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. 相似文献
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试样采用 2 0 0mm× 2 0 0mm× 15mm云南大理产粗粒花岗岩 ,其上切割出雁列式断层组成的V形块体边界 ,切缝以石膏填充。按构造特征 ,把样品分为几个区 ,其中A区为断层交汇区 ;B区为左行左列岩桥区 ;C区为右行左列岩桥区。采用双轴加压。文中详细讨论了岩样受压破坏过程中的声发射特征。微破裂定位表明 ,声发射有区域群发性和成群的迁移性。微破裂从A区向B区迁移最后到C区。在迁移初期 ,声发射在原发生地与迁移地两处交替发生。相对较大的声发射 ,每个时期每个区域均有发生 ,但C区即最后发生地相对集中 ,该处岩桥区断裂后试样崩溃。定点应变结果也出现了 3次突跳 ,与声发射A ,B ,C区的声发射移动特征相吻合。用“累计频度 -能级”关系对局部b值的分析显示 :主破裂前 ,C区b值明显减小。从构造特征上看 ,三区为不同构造的相交处 ,为事件发生敏感地段 ,这就导致了不同的破裂顺序 ,甚至产生不同的破裂前兆现象 相似文献
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依据对具有较高微裂纹密度的筑波花岗岩和极低微裂纹密度的花岗斑岩 2种极端的岩石标本、在等应力速率的快速加载 (约 6MPa/min)和蠕变加载 (轴向应力保持在约 95 %破坏强度 ) 2个极端的加载条件下的实验结果 ,讨论了预存微裂纹密度与加载速度对多晶质结晶岩变形破坏过程的影响。实验中利用高速多通道声发射波形数字记录系统 (每秒可记录多达 5 0 0 0个声发射事件的 32通道波形 ) ,获得了岩石标本破坏前微破裂活动的详细时空分布数据。声发射的发生率、震级 -频度关系中的b值及震源的空间分布揭示出岩石变形破坏过程中微破裂活动具有 3个典型阶段 :初期阶段、第 2阶段和成核阶段。尤其是在成核阶段 ,还观测到发生率和b值有大幅度前兆性起伏。一般而言 ,在相同加载条件下预存微破裂密度越高 ,或对同一岩石加载速度越慢 ,对应的断层成核过程就越长 ,因此最终破坏的可预报性也越高。为了进一步探讨微破裂活动的阶段性特征及其物理本质 ,还利用亚临界破裂扩展模型对声发射数据进行了理论分析 相似文献
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根据室内岩石变形声发射实验结果,计算了声发射序列的地震非均匀度GL值,并以此探讨了岩石破裂失稳的可预测性。在双轴压缩、等速率加载条件下,含障碍体断层、挤压雁列断层和Ⅲ型剪切断层等非连续岩石标本在临近滑动失稳前,声发射活动均出现了显著的均匀—非均匀的状态变化,表现为GL值出现持续大于1的异常变化,GL值异常的位置与破裂成核部位相重合,并与断层走向一致;改变统计窗长、窗内分割数及能级统计下限计算声发射序列的GL值,结果表明,GL值计算结果具有一定的稳定性。综合分析认为,地震非均匀度(GL值)可以较好地刻画岩石失稳前夕因破裂成核导致的声发射活动在时间分布上的状态变化,GL值持续异常是岩石失稳的显著性标志,对预测岩石失稳具有较好的指示意义。 相似文献
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识别断层活动和失稳的热场标志——实验室的证据 总被引：5，自引：0，他引：5
利用一套双向伺服系统对含压性和张性雁列断层的标本进行变形实验,实验中应用红外热像仪和接触式测温仪同步记录岩石变形过程中热红外辐射的亮度温度场和温度场的变化;使用数字CCD相机同步采集标本表面的数字图像,并利用数字散斑方法对采集到的图像进行分析得到位移场和应变场的演化过程。实验结果表明:1)在断层贯通前压性雁列岩桥区温度最高,而张性雁列岩桥区温度最低;数字散斑结果显示压性岩桥区平均应变最高,而张性岩桥区平均应变最低。温度场对两类雁列断层在岩桥区相反的受力状态有清晰的响应,可以为判断断层应力状态提供标志。2)雁列断层经历了从岩桥区应力积累、破坏到断层失稳错动两个变形阶段,升温机制也由应变升温变为摩擦升温;伴随升温机制的转变,在岩桥区观测到断层失稳错动前的破坏降温、温度快速起伏以及升温脉冲等现象,是观测失稳前兆的最佳部位。3)在雁列岩桥区裂纹端点附近观测到升温脉冲,表现为温度快升快降,随后即出现断层带的快速升温。升温脉冲现象可能与裂纹端部的应力奇异集中和破裂扩展引起的应力释放有关。裂纹端部的扩展是断层失稳错动的条件,随后断层带的升温正是断层失稳错动造成的。断层带开始升温发生在失稳前2～3s内,岩桥区的降温发生在失稳 相似文献
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1 研究背景
声发射是指岩石在受力过程中发生变形和破裂,其应变能释放所监测到的一种物理现象,而b值是表征地震震级—频度关系的参数,研究人员发现,b值具有非线性特征,且与岩石破裂过程密切相关.因此,利用岩石试件变形破坏过程中产生的声发射事件模拟地震,进而研究不同加载条件下岩石变形破坏过程中的声发射b值变化特征,可用于监测岩石受力破坏过程中内部预存微裂隙的活动状态,有助于揭示岩石损伤机理及岩石的破坏程度,也可作为岩石失稳预警参数,捕捉地震发生的前兆信息. 相似文献
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不同围压条件下花岗变形破坏过程中的声发射时序特征 总被引：4，自引：1，他引：3
在室温、围压５０－６００ＭＰａ范围内,采用以Ｐｂ为转压介质的三轴实验装置,对花岗岩变形破坏过程中的声发射序列特征进行的研究表明,花岗岩强度随围压增加而增大。低围压下,样品破坏时系统不失稳,破裂前后声发射稀少且时间分布较为随机。随围压的增高,样品破坏时系统失稳,随后出现粘滑;声发射出现时间随围压增加而提前。以破坏时应力降发生时间为界,一个显著的特征是破前声发射累积数随时间指数增长,增长速率随围压增加 相似文献
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将济南辉长岩岩柱沿不同角度锯开,再用环氧树脂粘接后加工成标准园柱形样品以模拟愈合断层。将样品置放在单轴压机下加压,使愈合断层再破裂。实验表明:愈合断层再破裂的前兆变形、破裂前的声发射率变化规律和声发射b值变化规律在某些条件下类似于完整岩石的破裂,而在某些条件下又类似于既存断层的错动。断层面与主压应力的交角以及断层愈合程度是影响愈合断层再破裂的前兆特征的主要因素。本文还指出,在地震活动性的研究中,地震断层在一定程度上愈合后再发生破裂这一问题是不容忽视的重要问题。 相似文献
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地震电磁辐射前兆不同步现象物理机制的实验研究 总被引：17，自引：1，他引：16
为了研究地震电磁辐射前兆信号不同步现象的物理机制,我们对岩样施加双轴压力,使岩样产生剪切破裂和摩擦滑动,以模拟地震孕震区构造断裂带的活动．在断裂缝周围放置各类频率的天线,采用自动快速连续观测系统,记录各类岩样在剪切破裂和滑动摩擦过程中不同方位、不同频率的电磁辐射和声发射信号． 实验结果表明: ① 岩样在双轴压力作用下发生剪切破裂和滑动摩擦过程中出现大量的电磁信号,信号的频率从几百赫兹~几千赫兹;② 不同方位、不同频率的天线接收的信号到时不同步、信号幅度也有差异,位于裂缝处的天线接收的信号最大;③ 电信号和磁信号不同步出现,其中电信号出现的频率次数多,而且幅度大．
笔者认为,产生电信号（E）和磁信号（M）的机理不同．岩样内部的电信号是由于岩石晶体的压电效应和破裂的新生表面的净电荷产生的,而磁信号是岩石带电碎片的高速运动和岩石破裂时向外发射电子激励周围空气电离产生．分析几次中强地震的电磁前兆信号,也存在电和磁信号的不同步现象,而且电信号早于磁信号．如果同一个台站同时观测电场（地下）和磁场（大气）,能有效提高地震预报的效能． 相似文献
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岩石变形破裂过程中电荷感应信号的检测 总被引：9，自引：0，他引：9
设计了采用非接触方式、高放大倍数、高效率的电荷传感器,并给出了电荷传感器的设计原理和技术指标。利用研制的电荷传感器对岩石变形破裂过程中产生的电荷感应信号进行了检测试验。结果表明,岩石在变形破裂过程中会产生电荷感应信号,并能够被研制的电荷传感器检测到;电荷感应信号是瞬时脉冲的;随着加载应力水平的增加,电荷感应信号强度增强,在峰值应力前,电荷感应信号强度达到最大值;在破裂面接收到的电荷感应信号较强,主破裂面接收到的信号最强,因而电荷的产生和岩石的破裂有很大的关系。作为正在探索的检测岩石破坏过程的手段之一,电荷感应方法应是一种很具潜力的方法,值得深入研究。 相似文献
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在实验室对房山花岗岩进行单轴压缩加载,通过布设在岩石四周的26个超声波探头,在不同变形阶段,观测了岩石的超声波速度,反演了P波速度结构。速度成像结果显示,在压实和线弹性变形阶段,P波速度逐步全局升高。最终失稳破裂前,高速区域范围逐渐收缩,同时,形成条带低速带,最终失稳破裂发生在低速带上。 相似文献
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把昌平花岗岩切割成20多种含两组断层交汇情况的模型.断层物质用2毫米厚的石膏模拟.模型受单轴应力的作用.实验中得出四种破裂组合情况:1.滑动破裂型 发生在两组断层与主压应力轴1的交角一组大于45,一组小于45的情形下.其中,当断层物质石膏湿度为10——15%时,先在大角度面上产生剪切破裂,后沿小角度面产生最终磨擦滑动.在应力位移曲线上表现为两次应力降.当断层物质石膏湿度小于5%时,则只沿小角度面上产生磨擦滑动.应力位移曲线为单应力降。2.压楔型 发生在两组断层与1夹角均大于45的情况下.其应力位移曲线为阶梯式上升型.断层位移方向反复.3.张楔型 发生在两组断层与1夹角均不大于30时.应力位移曲线为单应力降.4.双滑或双破型 发生在两组断层与1夹角均在30和45之间.应力位移曲线为连续的两次应力降.根据应力位移曲线和应力声发射累积数曲线的相似性,主破裂前的声发射累积数与主破裂时峰值应力的相似性以及断层组合与声发射组合的关系中,看出声发射过程对构造条件是敏感的.文中还对不同断层组合下可能出现的地震前兆进行了讨论. 相似文献