地震模型范文（精选9篇）
地震模型 第1篇
关键词：地震破坏模型,地震损伤指标,双参数破坏模型
0 引言
近几年来世界各国发生的大地震, 如1994年美国Northridge和1995年日本阪神地震的震害都表明, 按照现行的建筑规范设计的结构总体上保证了“大震不倒”的安全目标, 但地震造成的损伤非常严重, 结构使用功能已经基本丧失。因此, 美国学者Bertero等提出了基于性能的抗震设计思想及方法[1]。
为了灵活、合理地考虑地震设防水准和结构性能水平的要求, 很多文献中提出了钢筋混凝土结构三水准抗震设计的地震损伤性能目标, 并在此基础上提出了相应于小震、中震和大震作用下的结构损伤指数D[2]。为了合理的反映影响结构破坏的因素, 结构损伤模型的选取是关键。目前, 地震工程界较为一致的看法是, 变形与累积耗能的联合效应是引起结构地震破坏的主要原因。其中最具有代表性的是Park模型[3], 以后的许多模型都是在该模型的基础上建立起来的。因此, 合理的地震破坏模型应当是变形与耗能的适当组合。
随着对阻尼耗能问题的深入研究, 人们开始认识到, 输入结构的地震能量是由结构的滞回耗能和结构的阻尼耗能所共同消耗的, 结构的阻尼耗能对结构的破坏也起着不可忽略的影响[4]。从这方面讲, 只考虑了滞回耗能的结构地震破坏模型, 而低估了结构的损伤程度。为此本文将在分析以往各种双参数破坏模型的基础上, 提出一种关于构件的可以考虑到阻尼耗能对结构损伤造成影响的破坏模型。
1 地震破坏模型
1.1 现有的几种双参数破坏模型
Park等[3]基于一大批美国和日本的钢筋混凝土梁柱试验结果, 提出了钢筋混凝土结构的双参数地震破坏模型, 破坏指标为:
其中, δm为地震作用下结构的最大变形;δu为单调荷载下的极限变形能力;Qy为屈服强度的计算值;dE为吸收的滞回能增量;β为循环荷载的影响系数, 并根据试验资料确定了其中各参数的计算公式。由于变形和能量双参数破坏准则, 反映了破坏是由大的荷载幅值和循环的重复加载效应联合作用所引起的这一事实, 较好地解释地震波三要素各自对结构破坏的影响, 从而获得了广泛的支持。
Park-Ang双参数地震损伤模型并非很完善, 存在的主要问题是[5]:1) 它不能反映构件极限滞回耗能随累积幅值的变化情况, 即认为构件极限滞回耗能仅与最大位移幅值相关而与加载路径无关, 与试验结果不符;2) 采用线性组合模式虽形式简单, 但缺乏依据, 大多数学者倾向于非线性组合模式;3) 组合参数β不易确定, 尽管Park等给出了估算组合参数β的经验公式, 但其统计离散性较大。组合参数β的非确定性会给构件损伤评估结果带来相当的误差。
国内的学者也做了许多工作, 陈永祁等[6]根据我国的震害资料提出延性比μ和能量指标η的双重准则:
(μ-0.676) (η-0.676) =1.403 (2)
其中,
江近仁、孙景江[7]对国内45个砖墙的循环试验结果进行分析, 提出了砖结构的双参数地震破坏模型, 破坏指标为:
其中, Xm为最大变形;ε为滞回耗能;Q为强度;Xy为名义屈服位移。该破坏指标对应墙体彻底破坏的均值为14.61。
欧进萍[8]在分析钢结构的地震破坏时, 提出如下破坏指标:
其中, Xm, ε分别为结构最大变形、滞回耗能;Xu, εu分别为结构极限变形、极限滞回耗能。
牛荻涛等[9]对钢筋混凝土结构提出与式 (4) 类似的地震破坏模型:
王东升等[5]基于剩余寿命等效的概念并针对Park模型的不足之处, 提出了钢筋混凝土构件地震损伤改进模型:
其中, Ei为第i个滞回圈所包围的面积 (即滞回耗能) ;βi为能量项加权因子, 与加载路径有关;β为组合参数, 与式 (1) 相同。给出了能量加权因子βi的计算方法。改进的地震损伤模型规格化最大位移与规格化滞回耗能是非线性组合, 可以近似考虑加载路径对损伤的影响。
上述几种双参数破坏模型大都是以Park模型为基础发展出来的, 式 (1) 的物理意义不够明确, 且不便应用。将式 (4) 变形与耗能以同样的指数进行组合, 不能反映地震作用下结构的最大反应与累积损伤界限相互影响的规律。式 (5) 能够较好地反映结构地震破坏的规律和震害事实, 但变形指标的系数为1, 是不合理的。
1.2 结构地震损伤指标
损伤指标D是描述结构或构件受损程度的变量。一般定义为结构或构件反应历程中某一累积量与相应的指标极限允许量之比[10]。对于不同材料或不同破坏特征的结构, 其损伤累积模型亦不相同。损伤变量具有如下数学性质[11]:1) 损伤变量D的范围应在[0, 1]之间, 当D=0时, 对应无损伤状态;当D=1时, 意味着结构或构件完全破坏。2) 损伤变量D应为单调递增的函数, 即结构损伤向着增大的方向发展, 且损伤补可逆。
2结语
地震模型 第2篇
地震数学模型技术在煤矿采区地震勘探观测系统设计中的应用
根据安徽淮南某煤矿的地质构造特点及煤层赋存形态,在三维地震测区中部选择了一条典型地质剖面,据此建立了陡倾角二维地震数学模型,并从波动方程出发确立了模型的三维地震观测系统.通过对正演模拟得到的炮集记录、叠加剖面、偏移剖面上的波场特征的分析,确定了适合勘探区地质条件的采集和处理方法.对该二维模型数据的处理结果表明,叠后偏移手段不适合陡倾角区煤层地震资料的.处理,而叠前时间偏移可有效保证陡倾角勘探区块的地质目标成像.根据陡倾角目的层及逆掩断层区域开展地震勘探的难点问题,提出了适当调整观测系统、提高空间采样密度等措施.根据多年在淮南矿区开展采区三维地震勘探的工作经验,认为该区最佳观测系统为方位角特性好、共面元道集内炮检距分布均匀的八线八炮制柬状规则观测系统.
作 者：吴奕峰 张兴平Wu Yifeng Zhang Xiping 作者单位：中国煤炭地质总局地球物理勘探研究院,河北,涿州,072750刊 名：中国煤炭地质英文刊名：COAL GEOLOGY OF CHINA年，卷(期)：21(10)分类号：P631.4关键词：地震数学模型 陡倾角地质模型 观测系统 淮南煤田
地震损伤模型的发展及分析 第3篇
近年来,我国强震频发,造成了大量既有建筑的损毁,其中,大部分建筑并未出现倒塌,然而这一部分建筑的损伤程度的判别条件并不明确,这也为是否对该部分建筑进行修复加固带来了难题。
现有的混凝土结构抗震设计由于经济性原因而选用小震作用,那么在中震或者大震作用下势必会进入塑性反应阶段,结构也就必定会留下损伤。在建筑的服役期间内,建筑可能受到不止一次的地震损伤。经过多次的损伤累积,建筑的承载能力会出现明显的下降,然而按照现有的规范难以对上述现象做出合理地分析和评估。所以,如何正确评价结构的损伤累积效应,对既有损伤建筑的正常使用和修复加固具有重要的现实意义。
1 损伤模型的发展
1.1 基于结构构件层次的模型
现有的钢筋混凝土结构损伤模型主要分为两类:单参数损伤模型和双参数损伤模型。单参数模型主要借由某一结构力学参量来进行表述,如:极限位移、延性系数、结构层间侧移值等。实际中,结构体系的任一参量的变化都会引起其他参量的变化,结构的位移增加就会导致结构受到更多地震能量的冲击,由于能量的耗散也会引起结构极限位移的缩水。因此,单参数模型不能全面分析结构的损伤参数耦合效应,这也限制了单参数模型的发展。
由于单参数模型的不足,科研工作者开始依靠更多的变量来定性地描述损伤效应。在这类模型中最具代表性的就是Park和Ang[1]提出的双参数模型:
式中,xm为地震作用下的最大位移;xu为单调荷载作用下的极限变形;fy为屈服强度;∫E为耗散能量;β为结构参数所确定的值。
此模型的建立是在两条准则之上:(1)最大位移和耗能能力对损伤的作用为线性关系;(2)最大位移和耗能能力互不影响。科研学者的实际研究发现,上述两条准则在实际建筑中并不适用,但是由于Park损伤模型很大程度反映了影响地震振动对建筑破环影响的两个参数,因此,在国内外工程被普遍接受。国内外的学者也开始基于Park模型提出更为符合实际情况的修正模型。
江近仁和孙景江[2]通过对砖墙的破坏性试验结构进行分析,提出了砖结构的双参数损伤模型:
欧进萍等[3]基于Park模型提出了适用于钢结构的双参数损伤模型:
牛荻涛和任利杰[4]对比上述模型之后,基于实际震害的分析,给出了一种非线性组合的双参数损伤模型:
利用时程分析法结合唐山地震、天津地震的数据给出了相应参数的数值:
Chai Y H[5]提出了修正后的Park损伤模型:
式中,Ehm为单调加载下的非线性耗能;β*为修正后的耗能因子。
式(5)的修正主要针对Park模型中名义耗能不收敛于区间[0,1]的情况。
随后,李军旗[6]、王光远等[7]结合Park模型分别给出了耗能对循环损伤的影响折减后的损伤模型和简化后的线性损伤模型。
1.2 基于结构整体的损伤模型
李宏男[8]结合经典的损伤变量定义,从结构构件的荷载-变形曲线出发,给出了结构整体的损伤变量D的定义,给出的损伤公式如下:
随后给出一座弯曲型三跨四层的现浇钢筋混凝土平面框架,并结合推覆分析方法检验了该公式的正确性。但是此公式和上述所有公式一样都具有自己的局限性。
2 上述模型评价
式(1)至式(5)共同的不足之处在于:(1)所有损伤指数D均不收敛于[0,1];结构在弹性工作阶段内损伤不为0,损伤至完全破坏程度时,D不等于1。(2)所有公式不具有普遍适用性,损伤程度的鉴定范围也没有通用的标准。所有的模型都基于Park模型而来,没有解决Park模型自身存在的不足,修正后的公式反而更加复杂,不具备实际应用的条件。
式(6)简单实用,各参数变量物理意义明确,但是式子必须要结合推覆分析方法才能应用,而推覆分析在对层数较多的建筑进行分析时,误差较大,影响了公式的适用范围。对于高层建筑,如何选取高层建筑周期的阶数及怎么组合成来达到最优的评判效果为式(6)必须解决的难题。
上述模型,反映的是结构达到某一位移或耗能程度下的地震损伤,并没有考虑建筑的疲劳损伤。在同一位移或者具有特定周期的位移的不断反复作用下,即使没有超过上述所规定的限值,建筑也会发生破坏甚至是倒塌。不同荷载的组合会有不同的效果,结构在受到一次较大荷载作用后随后的一次较小荷载作用也能给建筑带来严重破坏,而较小荷载作用后继续作用较大荷载则只是加重破坏。这也表明损伤程度的确定依靠单次的计算是不科学的,必须考虑多次作用的组合效果才能更好符合和服务于实际情况。
3 研究展望
结合以上总结和分析,笔者认为,应将现有的模型和数值分析方法相结合,才能更好地反映结构的实际损伤情况。以式(1)为例说明,这里引入损伤修正函数F=f(D),函数F为修正因子,应根据结构的实际损伤情况做出修正,当结构初次受到损伤时,用式(1)表示结构的损伤,当结构再次受到损伤时,此时式(1)修正为(这里只考虑了F对位移的影响):
第三次受到损伤时,式(1)修正为:
当第n次受到损伤时,依次类推:
此方法反映了多次荷载作用的影响,更符合实际情况,能够更精确地描述地震损伤。但是上述的修正也同样涉及到一个问题:F函数的选取,一个怎样的函数才能更好地反映本次损伤对下次损伤的影响。如何选取一个有效的函数来描述累积损伤对不同参量的影响来进行损伤值的最优评估,仍然是待解决的问题。
摘要：确定一个合理、适用的地震损伤模型,对震后现有建筑的安全评估、修复加固和即将拟建建筑的设计有着十分重要的理论和实际意义。对地震损伤模型的发展进行了简要概述和评价,分析了现有震损模型的合理之处和不足之处,并结合现有的模型提出了新的意见。期望能对后继的科研工作者提供帮助。
关键词：地震损伤,损伤模型,累积损伤,损伤参数
参考文献
[1]Young-Ji Park,Alfredo H.S.Ang.Mechanistic seismic damage model for reinforced concrete[J].Jounal of Structural Engineering,ASCE,1985,111(4):722-739.
[2]江近仁,孙景江.砖结构的地震破坏模型[J].地震工程与工程振动,1987,7(1):20-26.
[3]欧进萍,牛荻涛,王光远.多层非线性抗震钢结构的模糊动力可靠分析与设计[J].地震工程与工程振动,1990,10(4):27-37.
[4]牛荻涛,任利杰.改进的钢筋混凝土结构双参数地震破坏模型[J].地震工程与工程振动,1996,16(4):44-54.
[5]Chai Y H,Romstad K M,Bird S M.Engergy-based linear damage model for high-intensity seismic loading[J].Journal of structural engineering,ASCE,1995,121(5):857-864.
[6]李军旗,赵世春.钢筋混凝土构件损伤模型[J].兰州铁道学院学报,2000,7(1):25-27.
[7]王光远.工程结构与系统抗震优化设计的适用方法[M].北京:中国建筑工业出版社,1999.
地震模型 第4篇
基于准三维有限元方法建立的地震活动模型
基于有限元方法,参照细胞自动机模型,建立了一个地震活动演化的动力学模型.在这个模型中,根据边界条件和单元介质参数的分布,利用有限元方法确定各单元的应力增长速率.每个单元设定初始应力和摩擦因数,利用破裂准则可得到单元破裂所需时间.当单元破裂后,将破裂单元作为内部边界,利用有限元方法计算由于这个单元破裂对系统其他单元造成的应力调整.根据上述规则,建立一个由30×40个节点组成,在定常位移速率边界条件作用下的`地震活动模型,探讨了区域应力场的动态演化、地震活动图像和各种参数变化对地震活动的影响.结果表明该模型在研究地震活动方面有一定优势并具有实用价值.
作 者：刘杰 石耀霖 张国民 作者单位：中国科学院研究生院,北京,100039 刊 名：地球物理学报 ISTIC SCI PKU英文刊名：CHINESE JOURNAL OF GEOPHYSICS 年，卷(期)：2001 44(6) 分类号：P315 关键词：有限元方法 地震活动模型 破裂准则 区域应力调整陷落柱地震响应的物理模型研究 第5篇
在我国煤矿中陷落柱分布广泛, 其对煤矿生产危害巨大。为满足煤矿安全和生产需要, 近年来, 对陷落柱的探测已经成为物探工作主要地质任务[1]。相对煤层中呈线性展布的断层、挠曲而言, 陷落柱是一定塌陷高度和范围的三维地质异常体。由陷落柱所产生的地震波问题是处于1>ka>10 (k为波数, a为非均质体尺度) 的范围内, 这一范围的理论研究较为复杂, 利用物理模型进行模拟研究, 可较直观地反映陷落柱的地震波形特征及其动力学特征, 从而对识别和圈定煤矿陷落柱边界范围起到指导作用[2,3]。
1 物理模型的制作及数据采集
根据研究需要设计了如图1所示的三维模型及观测系统。模型横截面为椭圆形的直立陷落柱模型。煤系地层、煤层、陷落柱体的速度分别取3 300 m/s, 2 500 m/s, 2 200 m/s。实际物理模型的俯视图、纵向截面图及其它参数如图1所示。
该模型中有2层煤, 上层煤厚为1 m, 下层煤厚为3 m。距观测面分别为300 m和500 m, 陷落柱顶距观测面150 m, 底距观测面750 m;与上层煤的交线长轴为200 m, 短轴长为120 m, 与下层煤的交线长轴为300 m, 短轴长为180 m;陷落柱底长轴为400 m, 短轴长为240 m。陷落柱长轴方向的陷落角为75°。
针对模型, 先后进行了自激自收及三维采集和三维观测 (采用6线6炮) 。三维采集采用中间放炮、双边接收观测。其中, 单线48道接收, 线距40 m, 道间距20 m;横向炮间距为20 m, 纵向炮距120 m;发射主频为70 Hz, 采样率0.8 ms, 记录长度1 024个样点, 满覆盖12次 (纵向4次横向3次) 叠加。
2 资料处理成果分析
2.1 自激自收时间剖面特征分析
由图2、3过陷落柱长短轴自激自收剖面看出: (1) 在时间剖面上, 由浅至深陷落柱产生了多组视速度不尽相同的绕射波组。由陷落柱顶产生的绕射波能量较强, 视速度较低, 由中心向两侧展布的左右两支绕射波相位一致 (区别于断点产生的绕射波) , 深部的绕射波能量稍弱, 视速度相对较高, 由中心向两侧能量衰减较慢, 由陷落柱底产生的各波组形成较复杂的干涉。 (2) 接近陷落柱时的煤层反射波能量明显减弱, 主频降低。
2.2 三维数据陷落柱波形特征分析
图4为处理后的CDP点位置图, 其Xline方向、Inline方向上的线数分别为17588线, CDP网格10 m10 m。经三维资料处理, 得到了该物理模型三维观测的叠加及偏移2个三维数据体。
2.2.1 叠加时间剖面波形特征分析
从图5的叠加剖面可以看出:X27线距离陷落柱较远, 除在第二煤层反射波出现下凹之外, 从肉眼上难以看出绕射波的迹象。随着测线向陷落柱逐步逼近, 从X47线 (未至陷落柱上方) 绕射波在第一层煤层反射波之下开始逐渐显现, 至X87线即从陷落柱正上方通过时, 剖面上绕射波最发育。绕射波出现的时间也最小。绕射波逐渐变化的特征不同于断层等构造所产生的波形特征。
2.2.2 偏移时间剖面波形特征分析
从图6的偏移剖面可以看出:X47线偏移时间剖面上的绕射波得到了较好收敛, 而X67和X87通过陷落柱的偏移时间剖面, 其顶部绕射波偏移归位较好, 但对于深部异常波, 不管选择那种偏移速度进行偏移, 均无法实现正确的归位。陷落柱引起的反射波中断现象较明显, 这对于采集密度相对较稀的二维地震勘探来讲, 常将该现象解释为两条断层构成的地堑。因此, 在陷落柱发育地区, 二维地震勘探方法已不适用, 探测陷落柱必须采用高密度采集的三维地震勘探方法。
2.3 陷落柱模型的相干显示
煤层1和煤层2反射波在偏移前后的相干值如图7所示。
从1、2煤层顺层相干处理对比图中可以看出:
(1) 陷落柱与“低的”相干值有明显的对应关系;
(2) 对于第一层叠加数据体上相干系数为0.9时, 与陷落柱边界相当;偏移数据体上相干系数为0.85对应陷落柱边界。第二层叠加数据体上相干系数为0.85时, 对应陷落柱边界, 偏移数据体求相干系数为0.8时, 恰好对应第二层陷落柱边界;
(3) 通过对叠加和偏移数据体分别计算出的相干系数范围的比较可以发现:后者比前者大, 这说明叠加数据经偏移之后, 异常波部分得到了归位, 使偏移剖面上的断陷点处的波组与邻近的综合相干系数变得更小, 断陷点变得清晰。
3 结论
从陷落柱地震物理模拟可知:接近陷落柱时的煤层反射波能量明显减弱, 主频降低;在叠加剖面上保留了较多陷落柱所产生异常波的信息, 而经偏移处理后, 部分现象消失;利用叠加剖面可辅助识别陷落柱;在陷落柱内深部煤层 (比煤层反射波时间稍大) 形成了视频稍低但连续性较好的同相轴, 经偏移处理并不能实现偏移归位;呈一定塌陷范围的陷落柱, 可利用相干处理等解释技术, 可较清楚地反映陷落柱的边界, 实现陷落柱的自动识别和圈定。
总之, 物理模拟可帮助我们直接认识陷落柱地震波响应特征, 为三维地震勘探方法应用于煤矿陷落柱的探测并解释其范围起到指导作用。
摘要：相对于断层、挠曲线性体, 陷落柱是一种具有一定塌陷范围特殊地质异常体。由陷落柱而产生的地震波问题是处于1>ka>10 (k为波数, a为非均质体尺度) 的范围内, 这一范围的理论研究较为复杂, 利用物理模型进行模拟研究则可以较直观地反映其波场特征。
关键词：陷落柱,物理模型,地震响应特征,相干处理
参考文献
[1]杨德义.陷落柱的绕射波[J].石油物探, 2000, 39 (4) :82-86
[2]吴守华.陷落柱地震响应特征分析[J].煤田地质与勘探, 2004, 32 (3) :52-54
探测2m落差断层的地震模型研究 第6篇
关键词：三维地震,断层,模型
0前言
自1993年煤炭采取三维地震勘探在煤矿应用以来, 应用三维地震勘探成果在煤矿采区设计和巷道掘进取得了巨大的成功, 三维地震勘探的应用极大地提高了煤矿至成果的精度。三十年的成果表明煤矿采区三维地震勘探可以达到的精度:实践证明煤炭采区二维地震勘探的成果精度可以达到在地震地质条件较好的地区时间剖面上发现落差大于5m的断层, 可以查明落差大于10m的断层;应用煤矿采区三维地震勘探在地震地质条件较好的地区基本可以查明落差在5m以上的断层, 二落差在5m以下断层的查出的程度不高, 景观采用多属性技术可以发现一些落差较小的断层, 但是由于处理剖面精度不高, 往往造成落差小于5m的微小断层正确率不高。本文通过数学模型研究, 提出了查出落差小于5m的微小断层的解释方法, 并分析了它的应用效果和局限性。
断层在时间剖面上的反映是地质解释人员识别断层的依据, 落差较大的断层往往表现为同相轴的明显错断, 二落差小于四分之一波长的断层往往只能由动力学特征来判断。而对于小断层的识别主要是根据地震反射波的动力学特征来识别的, 就是用通常的地震属性分析技术来识别小断层, 识别我们不能简单的利用同相轴错断断层老姐杀跌断层, 这就是我们解释落差小于四分之一波长断层的方法, 如落差小于四分之一波长断层的的解释可以利用水平切片和剖面解释相结合的方法完成, 解释主要是识别煤层反射波同相轴是否产生挠曲、振幅减弱、频率变化或波形变化等, 利用水平属性的放大作用识别断层, 达到解释和识别小断层的目的。利用地震解释软件就是利用计算机将人们的这些思想实现提高解释效率, 提高解释精度, 发现利用常规方法不能发现的小断层。
在地震时间剖面上解释断层是指断层在时间剖面上的解释特征, 二断层在时间剖面上的表现特征与断层的落差、频率、煤层、断层性质及地层年代、解释工具的解释能力相关。
利用地震资料查出落差2~5m的断层要求具有较高分辨率和较高信噪比的高密度地震资料作保障, 同时解释结果的准确性是否经得起后期钻井的检验和证明。
有效应用于砂、泥岩地层研究的地震属性技术, 对煤层研究是否会同样有效?哪些属性和方法能够有效应用到该领域的研究之中?它反映T5 (13-3煤) 、T4 (11-2煤) 均为强反射层, 且为低阻抗层;同时在这两套煤层的上下还可能存在若干套类似的低阻抗煤层, 但是由于厚度较薄, 横向厚度变化大或围岩的差异, 在地震剖面上没能得到像T5和T4层那样强的反射同相轴。
如何在地震剖面上解释落差在2~5m断距, 本文利用煤炭地质资料建立了地震地质模型, 首先对小断层模型进行模型正演, 模拟小断层地震响应特征, 研究断层地震响应总结小断层的识别方法。
1模型参数
主要地球物理参数
2数学模型研究
根据煤矿开采的要求, 我们承担地质任务要求查明落差5m以上的断层, 同时要求尽可能的解释出落差小于5m大于2m的断层, 为此, 我们应用了正演模型技术, 利用煤矿地质数据模拟落差2m断层的的地震响应, 分析不同频带区间地震反射相应对落差2m断层的分辨能力, 以指导实际地震资料解释中对细小断层的识别和解释。煤层厚度大于1m是时可以产生被我们是别的煤层波。
图1是利用射线追踪方法正演模拟落差2m断层的一组地震响应, 对该图进行分析不难得出如下结论:
频带宽度在10Hz~30Hz范围内, 落差2m的断层在地震反射同相轴上只表现为轻微的扭动;
频带宽度在10Hz~60Hz范围内, 落差2m的断层在地震反射同相轴上产生的扭动增强了许多;
频带宽度在10Hz~130Hz范围内, 落差2m的断层使地震反射同相轴上产生了错断;
频带宽度在10Hz~160Hz范围内, 落差2m的断层使地震反射同相轴产生了明显的错断;
理论计算和数学模型模拟结果表明, 对于落差3m的断层, 地震反射同相轴的双程旅行时间上下盘的时间差小于2ms;对于落差3m的断层, 地震反射同相轴的双程旅行时间上下盘的时间差小于4ms。
图2是利用波动方程模拟的结果, 波动方程模拟的结果与上述结论基本一致。
主频为25Hz时, 落差2m的断层在地震反射同相轴上只表现为轻微的扭动;
主频为50Hz时, 落差2m的断层在地震反射同相轴上产生的扭动增强了许多;
主频为100Hz时, 落差2m的断层使地震反射同相轴上产生了错断;
主频为200Hz时, 可以较清楚识别断层。
综上所述, 要在地震剖面上识别2m~5m落差的断层, 首先需要提高地震时间剖面的频带宽度按或者提高地震时间剖面的主频, 使得地震时间剖面具有较高的分别率。实践表明, 在淮南矿区只要是在激发、接收、资料处理等方面采区合适的措施就可以实现, 主要主要可采煤层波即T5、T4及T3等煤层反射层的优势频率达到90Hz左右 (图3) , 在这种情况下, 根据本文数学模拟结论, 这种资料就可以识别出落差大于3m断层。
本文的模拟结果是数学模型, 实际资料解释利用该文的结果要求地震资料具有较高的信噪比, 一般情况下要求地震资料的信噪比大于7, 才能在地震资料上识别出落差大于3m的断层。提供给狂放的地震解释成果还要经过综合研究, 利用多属性解释技术结合井下实见成果, 进行综合研究, 降低解释的多解性提高解释成果的精度和准确率。
参考文献
地震模型 第7篇
1 原型结构概况
原型为4层框架结构, 首层层高5 m, 其余各层层高4 m, 总高17 m;柱子尺寸为500 mm×500 mm;主梁尺寸分别为250 mm×700 mm, 300 mm×800 mm;次梁尺寸为250 mm×650 mm;柱距为8 m, 楼板厚度为120 mm。工程抗震设防烈度为7度, 属丙类建筑, 设计地震分组为第一组, 设计基本地震加速度为0.1g, 框架抗震等级为三级, 设计活荷载为4.0 kN/m2。本工程场地类别为Ⅱ类。混凝土强度等级为C25, 钢筋为HPB235和HRB335。
根据已经计算出的模型结构各构件的配筋, 绘制模型结构的施工图。图1～图4分别为模型柱子平面整体配筋图、模型梁平面整体配筋图、模型刚性底座梁整体平面配筋图, 模型刚性底座混凝土板的配筋图, 模型楼板的负筋在实际制作时采用符合规格的铁丝网来代替。
2 原型结构在地震作用下的受力分析
根据相似关系, 可得原型结构自振频率, 如表1所示。
从表1中可以看到, 试验中所测的自振频率一般比理论计算结果大, 这主要是由于下列原因:1) 由于忽略重力加速度, 配重相应不足, 使模型结构应力状态与原型不同, 应力水平较低, 相应的弹性模量比规范方式确定的值大;2) 试验中所测得的自振频率采用动力试验方法测得, 由于加载速率的影响, 动弹性模量要大于规范方式确定的静弹性模量;3) 由于小比例模型制作的原因, 模型中楼板厚度比原型 (实际) 结构相应加大, 增加了模型的等效刚度, 而常规理论计算时未考虑这种影响;4) 附加填充墙的影响, 增加了模型结构的刚度, 使得其自振频率有所增加。
3结语
1) 模型结构在不同水准地震作用下, 结构的自振频率都有所下降, 其第一自振频率由5.4 Hz下降为3.2 Hz, 试验结束后的等效刚度为开裂前的40.7%, 由于模型结构施工时的误差原因致使有限元分析模型结构自振周期小于试验所测值, 高频误差较小, 仅为2.65%;2) 从加速度包络图显示结构抗侧刚度较均匀, 随着地震烈度的提高, 结构进入塑性的程度加深, 加速度放大系数总体上有所下降;3) 由于模型楼板的厚度较理论计算值有所增加, 使得结构的水平刚度提高, 因此结构的位移反应呈现的是剪切型;4) 结构位移包络图显示, 本结构没有明显的薄弱楼层, 结构设计较均匀;5) 模型结构的层间位移角最大值为1/148, 小于抗震规范规定的弹塑性层间位移角限值1/50, 满足规范要求, 具有良好的抗震性能;6) 根据相似系数由模型结构反应反推原型结构的动力反应, 结果表明, 原型结构的层间位移与最大位移角均满足我国抗震规范要求, 能够满足“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设防要求。
摘要：以4层附加柔性连接填充墙钢筋混凝土模型框架振动台试验为背景, 设计并制作了1/8比例微粒混凝土整体结构模型, 进行了模拟地震振动台试验研究, 根据相似系数由模型结构试验结果反应反推原型结构的动力反应, 结果表明, 原型结构的层间位移与最大位移角均满足我国抗震规范要求。
关键词：钢筋混凝土框架,振动台试验,动力特性,地震反应,相似关系
参考文献
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地震模型 第8篇
1.1 品质因子介绍
我们都知道, 弹性波在地球的介质中传播的时候, 振幅将衰减, 振幅衰减的幅度跟弹性波的传播距离和时间成正比。介质的内阻是弹性波部分弹性能量会产生消耗的原因之一, 该阻力使能量被转换成热量, 这种现象被叫做介质吸收。品质因子“Q”就是表示介质吸收特性的量, 是一个无量纲因子, 用来体现传输介质吸收能力的强弱。
1.2 品质因子研究意义
地震波是研究地球的内部构造、介质的物理模型的重要依据, 因为地震波中携带了大量有价值的信息。比如从分析地震波的运动学信息即可以得到地球的速度模型。地震波中不仅有运动学信息, 也包含了许多动力学信息, 这些信息就是我们研究地震波衰减的基础。
前面提到, 当地震波传播的时候振幅会出现显著的衰减, 这正是由于非弹性介质的存在。因此需要用一个合适的物理参数来恰当的描述介质的非弹性特性。由于Q值对地球内部介质应力的变化而导致岩石性质的变化有较好的反映, 因此Q值可以很好地体现介质的非弹性特性。地震波在介质中传播的衰减程度和介质的衰减特性有很大关系, 因此能较好的反映Q值的变化。
目前, 尾波Q值在研究中的应用很广, 在火山活动构成研究, 石油和天然气勘探, 震源参数研究、地震工程中都起到了非常重要的作用。例如:可以通过对地震波的尾波Q值进行分析来确定熔融异常区是否存在, 并进一步确定其是否活动。在震源参数的研究中, Q值可以用来对地面运动位移或速度资料使用进行介质衰减校正。在地震预报方面, 由于Q值的改变体现了介质裂隙和作用力的改变, 因此在地震发生前, 震中区的Q值会出现明显变化, 这就为地震预测提供了可靠依据。
2 数据处理
文章选取了2012年以来鹤岗地震台观测到的9个Ml≥1.4级地震资料, 计算采用朱新运等研制的尾波Qc值分析软件, 下面以鹤岗地震台于2012年1月19日接收到的黑龙江萝北Ml1.7级地震为计算实例。
3 计算结果
由于萝北地区地震以中小震居多, 所以有些地震波形的信噪比较低, 所以在计算后去掉了这些结果。研究表明, 尾波Qc值与尾波延续时间的长短有关, 一般尾波的持续时间越长, Qc值越大, 若将尾波Qc值作为一种地震前兆信息, 则在研究时要考虑到延续时间对它的影响。从表1可以看出计算结果基本符合上述情况。
尾波QC值反映了以地震震源和地震台站为两个焦点的椭球区域内的品质因子特性。如果一个地震台站观测到不同地震求出的QC值, 则反映了该地震台站周围的介质品质因子特征。文章用Sato模型对鹤岗地震台观测到的多个地震记录进行计算以及拟合后, 得到鹤岗地区尾波QC值随频率变化的关系:QC= (24.96±2.74) f (0.93±0.08) 。鹤岗地震台附近介质的平均Q0比其他地区相对要低一些, 对频率的依赖性 (η值) 较大, 这个结果与萝北地区中小地震较多、构造活动性比较强的特点是基本相同的。
文章也存在一些问题以待改进, 如萝北地区地震活动以弱震居多, 部分波形的信噪比较低, 可以得到较好结果的地震射线不多, 从而导致样本个数太少。上文中提到, 尾波流逝时间越长, 品质因子QC值越大, 而尾波流逝时间一般随震中距和震源深度的增加而增加, 因此, 品质因子QC值会随着震中的距离和震源深度增加而变大。由于能力和时间限制, 文中没有考虑震中距和震源深度对QC值的影响, 将来会做更为详细的研究。
摘要：对介质的品质因子Q值进行了简单介绍, 并阐述了Q值的研究意义。根据鹤岗地震台的地震观测数据, 通过sato模型进行计算, 得出萝北地区的Q值, 并得出初步结论。
地震模型 第9篇
按照马克思主义哲学的唯物辩证法来说,事物都是有普遍联系的,地壳固体潮也不应例外,换句话说,地壳固体潮是不可能孤立存在的,它一定与其相接触的周围空间,有某种特定的联系。
以“太阳环流场”为例,其范围要比太阳系大的多, 也正是因为有太阳系环流场的约束,九大行星才会在几乎一个轨道平面上,以同一方向绕太阳公转,地球也正是受太阳环流的推动,才绕太阳公转,这样地球及其“环流场”不可避免地受太阳环流场的作用力的影响而产生大气潮、海洋潮汐、及地球固体潮。
九大行星为什么会在接近一个轨道平面内,顺同一公转方向,绕太阳转动,如果没有一个统一的太阳系环流的推动,是根本就不可能的,为了简化和名称的统一, 我们可以把星系环流、太阳系环流和地球环流,统称为天体环流,作为天体环流场来说,必须要有一个支持它存在的逻辑推理和逻辑证明体系或者叫物理模型才行。 下面,我们就先来看看下面这个物理模型,是不是可以起到这样的一个作用。
广袤的太空,由高物质密度的各种星球和极低密度的稀薄空间构成,并且两者之间,还有很多的密度由高到低的逐渐过渡层次,如果我们用一个物理模型来进行演示,比如说,能让所有物质密度分布极不均匀的状态, 能转换成均匀一致的中间状态,并且这种中间状态,会随着时间的推移,会形成不同区间密度分布的极其细微的偏差。
我们知道,空气的运动特性是从密度和压力较高的地方,向密度和压力较低的地方进行流动,太空中的物质或者叫空间介质,也会形成同样原理的流动。
当某个区域的空间介质,流向其它区域后,这个区域相对来说,又会成为密度空虚的区域,其它密度相对较大的区域的空间介质,又会向这里流动,越是这样, 越会搅乱更多区域的空间介质的密度和压力平衡,不断恶性循环的最后结果,就形成所有的空间介质,都混乱不堪的猛烈流动,并且不可避免的发生相互间的剧烈冲撞,冲撞会造成大量的太空介质形成漩涡的环状自旋结构,在巨大冲击力的作用下,一个环状自旋结构,被强压挤入另一个环状自旋结构的中心,形成环环相扣的链环结构,当两个相互套一起的链环的内侧边缘,互相靠近时,两个环形流动的接触面之间,会产生激烈的冲突、 摩擦运动等,并形成很多涡流和漩涡,漩涡会迅速膨胀, 膨胀压力会在两个空间介质环形流动的接触面之间,形成使两个空间介质环形流动的链环结构,各自后退的反作用力,使两个链环结构不能互相穿越而分开。
物质的这种链环构造,可以被巨大的外力所压垮, 变成能量,这也就是在一定的条件下,物质为什么会产生燃烧、爆炸、甚至核爆炸的原因所在。如果外部环境压力逐渐减小,上述的这种物质结构,会由外到里逐渐发生膨胀和瓦解,例如,原子核的自然衰变及放射性辐射等,还有铁的生锈腐蚀现象等。
这种环环相扣的链环结构,有的结构可以非常复杂, 纠集成难以分离的巨大团块儿,如岩石等。
这种巨大的团块及团块群,也和上面的原理一样产生流动,然后发生难以避免的相互冲撞,这种运动的层次,会越来越高,并且不断恶性循环,无休无止,结果就会使某些空间物质的密度急剧增加,形成恒星体等, 某些空间物质的密度急剧下降,甚至稀薄到在周围繁星满天的天文观测的背景中,突然出现一整块能稀释掉所有光线的特别黑暗的区域。
当密度高的区域,与周围密度低的区域的密度差, 达到饱和顶点的极限时,高密度区域,就会向周围密度低的区域,剧烈的喷射物质和能量,这其中就包含有光子等能形成光辐射的光线物质,以及源源不断的光子流, 在辐射前进的过程中,由于不断冲击前进道路上的各种障碍物——各种层次、不同密度的空间介质,而形成的各种冲击波,其中就包含了能被人工技术感知的光波, 这也是光具有波——粒二像性的原因所在。
并且这种喷发在两极和赤道方向,会因为受到的阻力不同而有所不同,在赤道方向上,原来由于太空介质的流动,以及两股以上的这种流动,发生相遇和冲撞而形成漩涡,并且在喷发形成后,还在继续向漩涡中心流动,由于这种流动的方向,与向外喷发的方向正好相反, 相互形成阻力,这种阻力越靠近两极方向越小,从而形成两极喷发柱的天文观测现象的出现,如果喷发柱所在的星体的自转,造成喷发柱周期性的朝向地球方向,人类就能探测到脉冲(星)信号。
并且这种流向漩涡中心(漩涡逐渐演化成各种星球)的向心力,就是学界所称的引力或重力的来源。
天文观测发现的恒星光谱普遍红移现象,也证明层次不同的星系及恒星等的扩张及爆发现象的事实存在。 这种扩张及爆发会由外到里的逐步瓦解各种高密度天体的物质结构,并大部分转化为能量稀释于稀薄的太空中。 而那些物质密度相对最低的太空区域,又会成为能量和物质重新聚集,酝酿下一个爆发的中心,而这个爆发的中心,最后会留下一个残骸或灰烬,犹如燃烧过后的煤球炉渣,有的还留有余温,象太阳一样放射剩余的光和热,并且保持了最初形成的漩涡的环状自旋特征,就像今天的太阳系和银河系一样,行星、卫星,还有众多的小行星等,都在一个轨道平面,并且沿一致的公转方向——太阳自转方向公转,这就是“天体环流场”之一的“太阳系环流场。
天文观测资料统计表明,97% 的可观测星系,呈漩涡状,外形象铁饼运动员用的铁饼,从不同观察角度观看铁饼,有时象棒状,银河系就是如此,呈条带状,所以以银河来命名。
摘要：天体环流场是指在天体(如地球、太阳、星系等)的周围一定的空间范围,会随天体的自转方向一起旋转,比如地球周围的空间,如果相对于465m/s、1500km/h的赤道表面自转速度,而保持相对静止不动的话,那赤道表面与其接触的空间交接面,会有一个高速度的相对运动,“坐地日行八万里”相当于坐在比最快的摩托车,还快10倍以上的速度兜风,感受比台风还快不知多少倍的风速。但也不可能是整个宇宙空间都随地球一起旋转,只能是有一定空间范围的“地球环流场”。
关键词：地震触发,地壳固体潮,地球环流场,太阳系环流场,星体(系)环流场
参考文献
