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断层自发破裂动力学过程的有限单元法模拟及其在地震研究中的应用

地震是断层的自发破裂动力学过程。数值模拟断层的自发破裂动力学过程对于认识地震的力学本质、减轻地震灾害等有着重要的科学意义及应用价值。本文首先对经典的滑移弱化摩擦关系进行了改进,然后对断层的破裂过程进行动态数值模拟。模拟结果表明,利用改进后的摩擦关系能够产生脉冲型(pulse-like)破裂模式。断层自发破裂过程受初始应力场及摩擦关系影响,若初始应力场中的剪应力水平较低或滑移弱化摩擦本构关系中的动摩擦系数较大,则容易产生脉冲型破裂;反之,则容易产生裂纹型(crack-like)破裂。另外,为了研究双材料(bimaterial)断层破裂对强地面运动的影响,我们采用正则化的速率-状态相关摩擦本构关系计算了破裂沿着双材料断层传播的二维有限元模型。模拟结果表明,双材料机制对地震破裂过程以及断层周边区域的强地面运动有显著影响。由断层破裂辐射出的地震波导致的强地面运动在整个空间上的分布是不对称的,其不对称性会随着断层两侧材料差异程度的增加而增  (本文共168页) 本文目录 | 阅读全文>>

《国际地震动态》2018年01期
国际地震动态

断层自发破裂动力学过程的有限单元法模拟及其在地震研究中的应用

地震是断层的自发破裂动力学过程。数值模拟断层的自发破裂动力学过程对于认识地震的力学本质、减轻地震灾害等有着重要的科学意义及应用价值。本文首先对经典的滑移弱化摩擦关系进行了改进,然后对断层的破裂过程进行动态数值模拟。模拟结果表明,利用改进后的摩擦关系能够产生脉冲型(pulse-like)破裂模式。断层自发破裂过程受初始应力场及摩擦关系影响,若初始应力场中的剪应力水平较低或滑移弱化摩擦本构关系中的动摩擦系数较大,则容易产生脉冲型破裂;反之,则容易产生裂纹型(crack-like)破裂。另外,为了研究双材料(bimaterial)断层破裂对强地面运动的影响,我们采用正则化的速率-状态相关摩擦本构关系计算了破裂沿着双材料断层传播的二维有限元模型。模拟结果表明,双材料机制对地震破裂过程以及断层周边区域的强地面运动有显著影响。由断层破裂辐射出的地震波导致的强地面运动在整个空间上的分布是不对称的,其不对称性会...  (本文共2页) 阅读全文>>

中国地震局地质研究所
中国地震局地质研究所

断层失稳过程超动态变形时空模式的实验研究

作为构造地震的基本物理模型,断层失稳是否可以被简单地划分为应变积累的粘滞阶段与应变快速释放的地震滑动阶段两个部分,并用弹簧滑块组合来解释是一个根本的问题。近几十年来对失稳前断层状态的研究反映出很多研究者已经意识到这个阶段的复杂性,例如成核相,临界扩展尺度,局部化等研究的出现。亚失稳模型的提出把临震阶段的研究推向了深入,指出临震亚失稳阶段之中各种物理量存在规律性的时空演化特征,控制这些物理参数变化的根本原因是震源力学过程的时空演化规律。为此,需要研发高速多通道多参数并行连续记录的实验观测系统,依托这个系统对断层失稳变形的全过程,特别是失稳前几秒到微秒级别的瞬态变形过程,以及失稳滑动瞬态过程进行精细深入的观测,解析相关的震源力学问题。我们研发了一套64通道,16位分辨率,4MHz采样频率并行连续采集的超动态变形场观测系统,首次实现了应变信号和声发射信号的同步采集。该系统在技术上处于国际同类实验室领先水平。基于该系统完成了多组实验,共...  (本文共128页) 本文目录 | 阅读全文>>

《地质力学学报》2018年04期
地质力学学报

断层力学科学范畴、发展脉络评论及未来发展思考

为了看清断层力学的理论全貌,文章研究了断层力学的发展脉络、应有体系、框架性缺失,总结了学术各界关注点及研究内容差异。结果表明断层力学关联领域存在尺度差异和目标差异,断层力学是多学科纽带,却是"三不管"地带。岩石裂纹和含内部构造的断层之间存在尺度差异和变形速度差异。断层力学的百年发展经历了从外力研究断层—构造应力场—滑移线场研究断层三个阶段,这三个阶段总的发展方向就是逐渐简化、实用化,阻碍了定量理论的发展。"Mohr范式"是支撑,带有实用化、简单化特点,也阻碍了断层力学向机理化和定量化方向发展。断层研究存在正演和反演两类...  (本文共32页) 阅读全文>>

《大坝与安全》1988年02期
大坝与安全

陈村坝基F11大断层的处理及监测

陈村拱坝坝址地层为志留系太平组滨海相碎屑沉积岩,主要岩层为石英细砂岩、泥质细砂岩与砂质页岩三者互层组成。岩石层面倾向下游偏左岸。二岸岩石风化层厚,左岸风化程度比...  (本文共7页) 阅读全文>>

《石油实验地质》1988年01期
石油实验地质

宁镇和茅山地区被褶皱的断层及其与逆冲推覆构造的关系研究

本文通过对江苏省宁镇、茅山地区的几个实例,阐明沉积岩层断层被褶皱的形态特征、及识别标志...  (本文共9页) 阅读全文>>

《兰州大学学报》1988年S1期
兰州大学学报

七道梁隧道断层构造岩特征及其作用的探讨

本文通过甘川公路七道梁隧道断层构造岩的宏、微观特征研究,首次确定了该处断层的力学性质及活动方式;并发现以粘土矿物为主的混合型断层泥有利于断层的...  (本文共6页) 阅读全文>>