地球物理学报
地毬物理學報
지구물이학보
2014年
1期
138-156
,共19页
断层自发破裂%摩擦关系%脉冲型破裂%裂纹型破裂%有限单元
斷層自髮破裂%摩抆關繫%脈遲型破裂%裂紋型破裂%有限單元
단층자발파렬%마찰관계%맥충형파렬%렬문형파렬%유한단원
Fault spontaneous rupture%Frictional law%Pulse-like rupture%Crack-like rupture%Finite element method
断层自发破裂动力过程的研究对于认识地震过程及减轻地震灾害有着重要的科学意义.为合理地模拟断层的自发破裂过程,本文首先对经典的滑移弱化摩擦关系进行了改进,然后利用有限单元方法对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,而经典的滑移弱化摩擦关系不能产生这种破裂形态.模拟结果还显示,断层自发破裂过程受初始应力场及摩擦关系影响,当初始应力场中剪应力水平较低时,容易产生脉冲型破裂;但当初始剪应力较高时,会产生裂纹型(crack-like)破裂.这个现象与在实验室里进行的岩石破裂实验结果是一致的.在相同的初始应力情况下,若滑移弱化摩擦本构关系中的动摩擦系数较大,断层将易于产生脉冲型破裂;若动摩擦系数较小,将倾向于产生裂纹型破裂.此外,本文也采用速率弱化摩擦关系对断层自发破裂过程进行了模拟,结果发现,在初始场及其他条件不变时,如果摩擦关系中的b-a值较小,容易产生脉冲型破裂;如果b-a值较大,会产生裂纹型破裂.
斷層自髮破裂動力過程的研究對于認識地震過程及減輕地震災害有著重要的科學意義.為閤理地模擬斷層的自髮破裂過程,本文首先對經典的滑移弱化摩抆關繫進行瞭改進,然後利用有限單元方法對破裂過程進行動態數值模擬.模擬結果錶明,利用改進後的摩抆關繫能夠產生脈遲型(pulse-like)破裂模式,而經典的滑移弱化摩抆關繫不能產生這種破裂形態.模擬結果還顯示,斷層自髮破裂過程受初始應力場及摩抆關繫影響,噹初始應力場中剪應力水平較低時,容易產生脈遲型破裂;但噹初始剪應力較高時,會產生裂紋型(crack-like)破裂.這箇現象與在實驗室裏進行的巖石破裂實驗結果是一緻的.在相同的初始應力情況下,若滑移弱化摩抆本構關繫中的動摩抆繫數較大,斷層將易于產生脈遲型破裂;若動摩抆繫數較小,將傾嚮于產生裂紋型破裂.此外,本文也採用速率弱化摩抆關繫對斷層自髮破裂過程進行瞭模擬,結果髮現,在初始場及其他條件不變時,如果摩抆關繫中的b-a值較小,容易產生脈遲型破裂;如果b-a值較大,會產生裂紋型破裂.
단층자발파렬동력과정적연구대우인식지진과정급감경지진재해유착중요적과학의의.위합리지모의단층적자발파렬과정,본문수선대경전적활이약화마찰관계진행료개진,연후이용유한단원방법대파렬과정진행동태수치모의.모의결과표명,이용개진후적마찰관계능구산생맥충형(pulse-like)파렬모식,이경전적활이약화마찰관계불능산생저충파렬형태.모의결과환현시,단층자발파렬과정수초시응력장급마찰관계영향,당초시응력장중전응력수평교저시,용역산생맥충형파렬;단당초시전응력교고시,회산생렬문형(crack-like)파렬.저개현상여재실험실리진행적암석파렬실험결과시일치적.재상동적초시응력정황하,약활이약화마찰본구관계중적동마찰계수교대,단층장역우산생맥충형파렬;약동마찰계수교소,장경향우산생렬문형파렬.차외,본문야채용속솔약화마찰관계대단층자발파렬과정진행료모의,결과발현,재초시장급기타조건불변시,여과마찰관계중적b-a치교소,용역산생맥충형파렬;여과b-a치교대,회산생렬문형파렬.
