重要进展 ▏地灾国家重点实验室在自然指数期刊《JGR: Solid Earth》上发表粘滑前兆特征相关研究成果

重要进展 ▏地灾国家重点实验室在自然指数期刊《JGR: Solid Earth》上发表粘滑前兆特征相关研究成果

成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室滑坡动力学团队，依托国家自然科学基金重大项目和珠峰科学研究计划，联合上海交通大学、新西兰地质与核技术研究所、法国巴黎朗之万研究所等单位，在粘滑物理机理及前兆声信号特征研究领域取得进展。研究成果以“基于声发射-环剪实验的颗粒介质粘滑成核与破坏研究：对识别地震前震声信号的启示（Stick-slip nucleation and failure in uniform glass beads detected by acoustic emissions in ring-shear experiments: Implications for Identifying the acoustic emissions of earthquake foreshocks）”为题，于2023年9月发表于《地球物理研究杂志:固体地球》（Journal of Geophysical Research: Solid Earth）。

粘滑效应是控制准周期地震发生和阶跃式滑坡变形的重要因素之一。地震或滑坡发生前力学演化极其复杂，难以预测。许多研究已经观察到地震或滑坡在粘滑破坏之前存在明显的微滑移，这可能为即将发生的地震或滑坡提供前兆信息。微滑移是指在地震或滑坡发生的时间和空间附近发生的小地震或小变形，许多观测报告表明，在地震或滑坡发生之前，微滑移活动会增加，且距离主滑移时间点越近，微滑移的发生率越大。伴随的声发射事件与微滑移表现出较强的相关性。然而，由于野外观测的局限性，控制微滑移发生的物理机制仍然存在争议。实验室粘滑机理研究可以很好地揭示微滑移的物理过程，为现场准确识别地震或滑坡前微滑移信号、提高滑坡预测预报的成功率提供重要理论支持。

断层和滑坡的剪切带通常以颗粒状的形式存在，针对颗粒介质粘滑物理机制这一科学问题，该研究团队利用超高频声发射监测手段，开展颗粒介质粘滑成核与破坏机制研究，研发了超高频声发射-环剪同步实验系统，研究发现粘滑破坏(对应于地震或滑坡的发生)导致颗粒体系的剪切强度降低，产生高频声信号。而微滑移的增加短暂地提高了颗粒体系的抗剪强度，并且微滑移的发生伴随低频声信号。基于颗粒物理学中力链的概念，该研究团队提出颗粒介质的粘滑成核与破坏分别受到力链调整和断裂过程中颗粒摩擦和碰撞的控制。微滑移较低的特征声发射频率对精确识别地震和滑坡发生的前兆信号具有指导意义。  

▲颗粒介质粘滑破坏主滑移与微滑移的力学及声发射频率特征

Journal of Geophysical Research: Solid Earth（《地球物理研究杂志:固体地球》）是由美国地球物理联合会（AGU）主办的旗舰学术期刊，收录于“自然指数”（Nature index），是国际地球物理学界影响力最高的顶尖学术期刊之一。

滑坡动力学团队是四川省青年科技创新研究团队，团队带头人胡伟教授为本研究成果的通讯作者，团队苟怀枭博士是地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室首位以第一作者在该期刊上发表学术成果的博士研究生，本科毕业于成都理工大学2015级土木工程专业，硕博连读期间已累计发表SCI论文6篇，其中“自然指数”（Nature index）论文3篇，中科院一区论文4篇。参与国家自然科学基金重大项目、科技部重点研发计划等项目。

Gou, H. X., Hu, W., Xu, Q., Huang, R. Q., McSaveney, M. J., Jia, X., & Wang, Y. J. (2023). Stick-slip nucleation and failure in uniform glass beads detected by acoustic emissions in ring-shear experiments: Implications for identifying the acoustic emissions of earthquake foreshocks. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 128, e2023JB026612.

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