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第1章 绪论1

1.1 位错理论发展简介1

1.2 位错理论在地学中应用现状4

1.2.1 中国位错理论研究进展5

1.2.2 非均匀位错的分布特征5

第2章 位错的弹性力学基础7

2.1 弹性理论的基本假设7

2.2 弹性变形的基本概念8

2.2.1 外力8

2.2.2 应力9

2.2.3 应变10

2.2.4 位移10

2.3 弹性理论的基本方程11

2.3.1 平衡微分方程——应力和体力的关系11

2.3.2 几何方程——应变与位移的关系12

2.3.3 物理方程——应力和应变的本构关系15

2.4 地壳的弹性变形16

2.4.1 具有一个弹性对称面的材料16

2.4.2 各向同性面与横向各向同性弹性材料17

2.4.3 完全弹性对称与各向同性弹性材料18

第3章 晶体位错的微观和宏观描述21

3.1 晶体位错理论21

3.1.1 刃型位错和螺型位错21

3.1.2 晶体缺陷和Burgers矢量27

3.2 位错理论的断裂力学描述36

3.2.1 裂纹的分类36

3.2.2 裂纹对材料强度的影响38

3.3 位错理论的地学描述41

3.3.1 各向同性无限介质中的静力弹性位错41

3.3.2 无限介质中的沃尔特拉位错47

3.3.3 半无限各向同性介质中的静力弹性位错51

3.3.4 断层产生的形变场59

第4章 几种简单的位错理论模型61

4.1 点源位错理论62

4.1.1 点源位错引起的位移62

4.1.2 点源位错引起的应变63

4.2 矩形位错理论64

4.2.1 矩形位错引起的位移64

4.2.2 矩形位错引起的应变67

4.2.3 位错引起的内部形变68

4.3 地壳水平及垂直运动的负位错模型70

4.4 断层活动与地表变形及重力变化的关系71

4.5 位错理论模型的进一步发展81

第5章 区域形变测量83

5.1 区域形变测量简介83

5.1.1 区域形变测量的任务83

5.1.2 基于常规大地测量手段的区域形变测量84

5.2 近场形变测量90

5.2.1 跨断层大地形变测量91

5.2.2 定点断层形变测量95

5.3 地壳形变监测的空间观测技术106

5.3.1 全球卫星定位系统106

5.3.2 D-InSAR121

5.3.3 卫星重力测量138

5.3.4 卫星激光测距145

5.3.5 VLBI152

5.3.6 三维激光扫描154

第6章 大地测量反演理论和方法157

6.1 大地测量反演的基本理论157

6.2 反演方法的进展158

6.3 大地测量反演算法的研究159

6.3.1 最小二乘法160

6.3.2 遗传算法的原理和方法161

6.3.3 蚁群算法162

6.3.4 粒子群算法165

6.3.5 蒙特卡洛算法165

6.3.6 模拟退火算法166

第7章 位错理论在正演变形研究中的应用170

7.1 青藏高原东北缘水平变形的模拟170

7.2 青藏高原东北缘断层活动引起的地壳变形与重力场变化研究173

7.2.1 局部断层活动变形引起的重力变化理论模型174

7.2.2 断层活动引起地面重力变化的位错模型模拟计算175

7.3 位错理论在西安地面沉降模拟中的应用研究178

7.4 位错模型在火山形变中的数值模拟研究181

7.4.1 理论模型182

7.4.2 火山引起的三维形变场数值模拟结果分析182

第8章 位错理论在反演问题研究中的应用185

8.1 祁连山断裂的GPS数据最小二乘法反演研究185

8.1.1 GPS观测资料分析185

8.1.2 GPS数据对祁连山断裂的最小二乘法三维运动反演186

8.2 龙门山断裂的遗传算法反演188

8.2.1 龙门山断裂188

8.2.2 龙门山断裂反演189

8.3 祁连山断裂的GPS、重力数据蚁群算法反演研究192

8.3.1 研究区域的地质背景及观测资料192

8.3.2 蚁群算法在单一数据反演中的应用193

8.3.3 多种数据的蚁群算法反演199

8.4 汾渭盆地地裂活动的粒子群算法反演204

8.4.1 汾渭盆地204

8.4.2 渭河盆地主要断层运动模型的粒子群算法反演分析205

参考文献207