發(fā)布時(shí)間：2017-06-30 13:11

  本文關(guān)鍵詞：巖石結(jié)構(gòu)粘滑動(dòng)態(tài)過(guò)程的實(shí)驗(yàn)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：巖石結(jié)構(gòu)粘滑可在實(shí)驗(yàn)室中近似地再現(xiàn)地震發(fā)生過(guò)程,通過(guò)觀測(cè)巖石結(jié)構(gòu)粘滑發(fā)生過(guò)程中各種物理、力學(xué)量的變化,可深入研究地震的先兆特征,探索地震的發(fā)生機(jī)理。但是,現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)方法和系統(tǒng)難以獲得高速且高分辨率的變形場(chǎng)信息,導(dǎo)致研究中對(duì)臨滑前損傷的演化過(guò)程,以及滑動(dòng)啟動(dòng)位置和傳播方式等重要細(xì)節(jié)缺乏清楚了解。因此無(wú)法深入認(rèn)識(shí)粘滑形成機(jī)理和失穩(wěn)破壞規(guī)律。論文首先建立了巖石結(jié)構(gòu)粘滑動(dòng)態(tài)過(guò)程變形的圖像測(cè)量系統(tǒng),以雙高速相機(jī)拼接的方式保證了圖像的采集速度和空間分辨率的要求。針對(duì)測(cè)量時(shí)雙相機(jī)間存在啟動(dòng)時(shí)差導(dǎo)致圖像數(shù)據(jù)無(wú)法在時(shí)間軸上精確對(duì)準(zhǔn)的問(wèn)題,系統(tǒng)地研究了高速相機(jī)之間啟動(dòng)時(shí)差的量級(jí)和分布規(guī)律,同時(shí)發(fā)展了相機(jī)啟動(dòng)時(shí)差校正的方法。為進(jìn)一步提高測(cè)量結(jié)果的分辨能力,論文發(fā)展了基于應(yīng)變場(chǎng)統(tǒng)計(jì)的損傷演化分析方法和基于位移場(chǎng)統(tǒng)計(jì)的高速裂紋尖端定位方法。上述兩種變形場(chǎng)“后處理”方法的提出不僅通過(guò)“以數(shù)量換質(zhì)量”的做法進(jìn)一步提高了圖像測(cè)量的分辨率,而且為深入和定量分析粘滑動(dòng)態(tài)過(guò)程中的損傷演化和裂紋擴(kuò)展規(guī)律提供了有效的分析手段。在觀測(cè)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)分析方法研究的基礎(chǔ)上,論文對(duì)巖石結(jié)構(gòu)粘滑動(dòng)態(tài)過(guò)程的變形行為進(jìn)行了系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究和深入分析。通過(guò)對(duì)粘滑過(guò)程中的全場(chǎng)損傷因子的統(tǒng)計(jì)分析,發(fā)現(xiàn)滑動(dòng)前的損傷積累過(guò)程復(fù)雜,先后經(jīng)歷緩增-突增-緩增三個(gè)過(guò)程。通過(guò)對(duì)動(dòng)態(tài)失穩(wěn)過(guò)程中斷層兩側(cè)錯(cuò)動(dòng)量的分析發(fā)現(xiàn)粘滑的滑動(dòng)是由界面一點(diǎn)開(kāi)始并快速傳播至整個(gè)界面的過(guò)程。進(jìn)一步分析滑動(dòng)細(xì)節(jié),發(fā)現(xiàn)粘滑的滑動(dòng)過(guò)程存在復(fù)雜的速度結(jié)構(gòu),滑動(dòng)構(gòu)造的圍壓等對(duì)滑動(dòng)的速度結(jié)構(gòu)有重要影響。為了深入認(rèn)識(shí)粘滑過(guò)程的損傷和破壞機(jī)理,論文將考慮界面微觀結(jié)構(gòu)的彈簧滑塊模型引入巖石結(jié)構(gòu)粘滑動(dòng)態(tài)過(guò)程的研究中,基于實(shí)驗(yàn)參數(shù)和數(shù)據(jù)建立了考慮界面微觀結(jié)構(gòu)非均勻性和相互作用的巖石結(jié)構(gòu)粘滑數(shù)值分析模型。通過(guò)對(duì)數(shù)值計(jì)算結(jié)果的分析發(fā)現(xiàn),粘滑過(guò)程中斷層的宏觀失穩(wěn)滑動(dòng)是由斷層界面局部微觀凹凸體的破壞沿界面快速連鎖式傳播導(dǎo)致的。同時(shí)分析了巖石結(jié)構(gòu)粘滑動(dòng)態(tài)過(guò)程中沿?cái)鄬拥乃俣确植?推斷滑動(dòng)沿?cái)鄬右来螁?dòng)過(guò)程的力學(xué)實(shí)質(zhì)是斷層界面對(duì)破壞波的響應(yīng)。本文通過(guò)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究,并結(jié)合數(shù)值結(jié)果的分析,定量總結(jié)了粘滑過(guò)程中的損傷演化和裂紋擴(kuò)展規(guī)律,進(jìn)一步加深了對(duì)巖石結(jié)構(gòu)粘滑失穩(wěn)過(guò)程的認(rèn)識(shí),對(duì)深入研究地震發(fā)生過(guò)程及機(jī)理進(jìn)行了探索。
【關(guān)鍵詞】：粘滑 動(dòng)態(tài)過(guò)程 圖像測(cè)量 損傷 滑動(dòng)失穩(wěn)
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：P642.2
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第1章 緒論11-25
• 1.1 研究背景及意義11-16
• 1.1.1 地震與粘滑11-13
• 1.1.2 粘滑的實(shí)驗(yàn)研究13-16
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展16-23
• 1.2.1 巖石結(jié)構(gòu)粘滑的研究16-19
• 1.2.2 數(shù)字圖像相關(guān)方法用于巖石破壞實(shí)驗(yàn)研究19-23
• 1.3 本文的主要內(nèi)容23-25
• 第2章 巖石結(jié)構(gòu)粘滑動(dòng)態(tài)過(guò)程變形觀測(cè)的高速圖像測(cè)量系統(tǒng)25-45
• 2.1 高速圖像測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路25-32
• 2.1.1 巖石結(jié)構(gòu)粘滑動(dòng)態(tài)過(guò)程對(duì)觀測(cè)系統(tǒng)的要求25-28
• 2.1.2 基于雙相機(jī)拼接的觀測(cè)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)28-32
• 2.2 高速圖像測(cè)量系統(tǒng)中相機(jī)啟動(dòng)時(shí)差測(cè)量及分析32-40
• 2.2.1 高速相機(jī)間啟動(dòng)時(shí)差的測(cè)量32-36
• 2.2.2 高速相機(jī)間啟動(dòng)時(shí)差的分析36-40
• 2.3 高速圖像測(cè)量系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)40-44
• 2.3.1 高速圖像測(cè)量系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)40-41
• 2.3.2 相機(jī)啟動(dòng)時(shí)差校正方案41-43
• 2.3.3 相機(jī)空間偏差校正方案43-44
• 2.4 本章小結(jié)44-45
• 第3章 巖石結(jié)構(gòu)粘滑動(dòng)態(tài)過(guò)程破壞特征的變形場(chǎng)統(tǒng)計(jì)分析方法45-72
• 3.1 變形場(chǎng)統(tǒng)計(jì)分析的必要性45-50
• 3.1.1 粘滑變形測(cè)量對(duì)圖像測(cè)量分辨率要求45-48
• 3.1.2 基于統(tǒng)計(jì)的破壞指標(biāo)選擇方案48-50
• 3.2 基于應(yīng)變場(chǎng)統(tǒng)計(jì)的損傷演化分析方法50-59
• 3.2.1 應(yīng)變場(chǎng)統(tǒng)計(jì)識(shí)別損傷的原理50-52
• 3.2.2 損傷演化變形場(chǎng)統(tǒng)計(jì)方法的驗(yàn)證52-58
• 3.2.3 巖石結(jié)構(gòu)粘滑動(dòng)態(tài)過(guò)程損傷演化分析流程58-59
• 3.3 基于位移場(chǎng)統(tǒng)計(jì)的裂紋定位方法59-70
• 3.3.1 位移場(chǎng)統(tǒng)計(jì)定位裂紋尖端的原理59-63
• 3.3.2 裂紋定位位移場(chǎng)統(tǒng)計(jì)方法的驗(yàn)證63-70
• 3.3.3 巖石結(jié)構(gòu)粘滑動(dòng)態(tài)過(guò)程裂紋擴(kuò)展分析流程70
• 3.4 本章小結(jié)70-72
• 第4章 巖石結(jié)構(gòu)粘滑動(dòng)態(tài)過(guò)程損傷演化和失穩(wěn)滑動(dòng)規(guī)律實(shí)驗(yàn)研究72-94
• 4.1 實(shí)驗(yàn)布置及實(shí)驗(yàn)過(guò)程72-79
• 4.1.1 巖石結(jié)構(gòu)粘滑試件及實(shí)驗(yàn)裝置72-75
• 4.1.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果75-79
• 4.2 粘滑動(dòng)態(tài)失穩(wěn)過(guò)程中應(yīng)變及損傷演化特征分析79-85
• 4.2.1 巖石結(jié)構(gòu)粘滑動(dòng)態(tài)失穩(wěn)過(guò)程中應(yīng)變集中特征分析79-80
• 4.2.2 巖石結(jié)構(gòu)粘滑動(dòng)態(tài)失穩(wěn)過(guò)程中損傷演化特征分析80-85
• 4.3 粘滑動(dòng)態(tài)失穩(wěn)過(guò)程中裂紋傳播及滑動(dòng)特征分析85-92
• 4.3.1 巖石結(jié)構(gòu)粘滑動(dòng)態(tài)失穩(wěn)過(guò)程中裂紋傳播特征分析85-88
• 4.3.2 巖石結(jié)構(gòu)粘滑動(dòng)態(tài)失穩(wěn)過(guò)程中滑動(dòng)特征分析88-92
• 4.4 本章小結(jié)92-94
• 第5章 巖石結(jié)構(gòu)粘滑動(dòng)態(tài)過(guò)程損傷及失穩(wěn)滑動(dòng)機(jī)理分析94-114
• 5.1 粘滑數(shù)值模擬的彈簧滑塊模型94-99
• 5.1.1 彈簧滑塊模型的思想94-96
• 5.1.2 彈簧滑塊模型控制方程及求解96-99
• 5.2 巖石結(jié)構(gòu)粘滑實(shí)驗(yàn)彈簧滑塊模型建立99-107
• 5.2.1 模型主要參數(shù)確定99-105
• 5.2.2 彈簧滑塊模型實(shí)現(xiàn)及驗(yàn)證105-107
• 5.3 巖石結(jié)構(gòu)粘滑動(dòng)態(tài)過(guò)程機(jī)理分析107-112
• 5.3.1 失穩(wěn)產(chǎn)生的機(jī)理分析107-110
• 5.3.2 滑動(dòng)過(guò)程的機(jī)理分析110-112
• 5.4 本章小結(jié)及討論112-114
• 結(jié)論與展望114-116
• 參考文獻(xiàn)116-121
• 攻讀學(xué)位期間研究成果清單121-122
• 致謝122-123
• 作者簡(jiǎn)介123

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 陳鐵民,陶振宇;巖石粘滑及天然地震應(yīng)力降[J];地震學(xué)報(bào);1992年S1期

2 王懷文,亢一瀾,謝和平;數(shù)字散斑相關(guān)方法與應(yīng)用研究進(jìn)展[J];力學(xué)進(jìn)展;2005年02期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 剛憲約;曳引電梯系統(tǒng)動(dòng)態(tài)理論及動(dòng)力學(xué)參數(shù)優(yōu)化方法研究[D];浙江大學(xué);2005年

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本文編號(hào)：502030