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照例先来个段子。小明放学回家和爸爸说:今天物理老师讲了一个公式,DS=V0Dt+0.5aDt2,有一头牛按照这样的公式走呀走,若V0=1m/s和a=1m/s2,问当Dt =10s时,牛走了多远?结果同学们都答对了。老师又问当Dt®0和Dt=0时,牛走了多远,好多同学回答“没走”,这对不对呀?爸爸答曰:若Dt=0,说没走是对的;若Dt®0,是走了很短很短的路。这两件事儿的涵义不同,若Dt=0,是说某件事儿未发生;若Dt®0,尽管可能动了一点点,但这件事儿发生了。听有位奶奶【1】说“宇宙在极早期,大约大爆炸之后10−36秒到10−32秒之间一段极短时间内,宇宙的半径增大了至少1026倍,这数值仅是线性尺度的增长,如果谈到体积增长就得再来个立方。”知道了吧,对某件事儿,即使Dt很小,也不得了。你以后慢慢就知道了,对很多数学和力学问题,当Dt=0时往往存在奇异性,无解;当Dt®0时,可以有解且奇妙无穷。小明说:谢谢爸爸,我以后要多多思考,好好学习天天向上。
言归正传。阿拉伯数字由0,1,2,3,4,5,6,7,8,9共10个计数符号组成,好多人喜欢“6”和“8”,但俺偏偏喜欢“3”。至今对以“三”开头的成语能脱口而出,如三顾茅庐,三足鼎立,三过家门而不入,三言两语,三思而后行等。估计喜欢“二”的人较少,不要问俺为什么?
在近七年的科研中,冥冥之中和“三”多次牵手,莫不是命中注定?
一、三个力学特征点的力学联系
对岩石等非均匀介质,在压缩下其变形破坏过程一般须经历裂纹闭合、弹性变形、稳定破裂、非稳定破裂与峰后破坏这5个阶段(图1)。其中,稳定破裂与非稳定破裂的分界点为体积膨胀点,非稳定破裂和峰后破坏的分界点为峰值强度点,峰后曲线拐点为残余强度点。这三个特征点对研究岩石破裂失稳行为至关重要。
图1 岩石(锁固段)在三轴压缩下的变形破坏过程
在2010年,我们建立了这三个特征点的应变联系,亮出了莫邪第一剑,即
ef=1.48ec
et=2.59ec
式中,ec, ef和et分别为上述三个特征点对应的应变值。嗯,注意是常数关系,这就避免了测定深部岩石力学参数的困难,使得对崩滑和大地震的预测成为可能。
依此为基础,构建了多锁固段脆性破裂理论,实例分析表明,用该理论预测不同尺度岩石失稳(图2-4)运转良好。对大地震以及锁固型崩塌和滑坡这三种地质灾害,预测理论与方法的大厦基础已出了“正负零”。
图2 砂岩在阶梯荷载下的蠕变曲线(据Tan and Kang(1980)修改)
图3 盐池河山崩4号裂缝1980年水平位移观测记录(据孙玉科和姚宝魁(1983)修改)
图4 唐山地震区公元前1767-2015.11.21之间CBS值与时间关系
(数据分析时选取MS≥5.0级地震事件;误差修正已被考虑)
二、地震事件量级匹配关系
2016年初,我们找到了Preshock事件震级(MP)与膨胀点事件震级(MC)、峰值强度点事件震级(MF)的匹配关系,亮出了胜邪第二剑,即
|MF - MC| $\leqslant$ 0.5
MP $\leqslant$ min (MF,MC) - 0.2
这是地球村地震们遵循的游戏规则。
三、三个重要岩石力学参数的力学联系
在长期思考下,2016年末时,亮出了湛泸第三剑,即
b=0.5 Df =0.25m
式中,b为G-R关系中的参数,m为Weibull形状参数,Df为断裂尺度分布分维。这三个参数在岩石力学和地震预测科学研究中处于龙头老大的地位。上式亦说明,“1.48”是一个物理自相似常数,因此基于此常数构建的多锁固段脆性破裂理论,在地质灾害预测中具有普适性。
四、浅源、中源与深源地震机制
铸就了这三把剑,可三剑下天山一统江湖,弄清了这三种构造地震机制均为锁固段脆性破裂。
展望未来,我们将不断铸剑,持续亮剑,以“宜将剩勇追穷寇”之势,深入揭示地震们的“密码”,誓将各地震区的标志性地震事件斩于马下。
预祝各位朋友“双蛋”快乐!祝愿俺们学科组在2017年取得更多的创新成果!
【图片来自网络,无商业目的,在此致谢!】
参考
【1】张天蓉,暴胀的宇宙,http://blog.sciencenet.cn/blog-677221-974429.html
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GMT+8, 2024-11-20 12:35
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