实验室尺度典型断层系统破坏、前兆及粘滑过程数值模拟

摘要：

尽管实验室尺度典型断层模型的基本物理、力学参数已知,载荷、边界条件明确,但其变形、破坏、前兆及稳定性的综合数值模拟并不容易.实验室尺度模型的数值模拟可为大尺度模型的模拟积累经验,并提供某些必要的技术基础.文中主要从数值模型的角度,评述实验室尺度模型中引入非均质性和粘滑过程模拟的各种方法,着重介绍了2种模型:断层-岩石系统的非均质应变弱化模型和摩擦强化-摩擦弱化模型.在第1种模型中,提出利用事件的频次-能量释放关系的斜率绝对值的不同演变规律评价断层的不同应力状态.在挤压雁列区贯通过程中,剪切应变降对岩石破裂具有更为灵敏的指示作用,可能比声发射更为有效.在第2种模型中,通过控制内摩擦角在粘着和滑动两阶段不同的演变规律实现断层粘滑过程的模拟.尽管在提出的摩擦强化-摩擦弱化模型中未引入速度,但由于对节点的运动方程进行求解,所以节点速度在粘着和滑动两阶段将发生变化.指出以下需要进一步研究的问题:1)亟待发展适于地质体材料变形、破坏及运动整个过程模拟的计算力学模型;2)亟待发展复杂断层系统中断层稳定性的可靠判别方法;3)亟待发展动力学方程的高效求解方法.

关键词：实验室尺度模型、破坏、粘滑、前兆、摩擦、剪切应变、雁列构造

所属期刊栏目：36

分类号：P313(大地（岩石界）物理学（固体地球物理学）)

资助基金：地震动力学国家重点实验室开放课题LED2014B03;高等学校博士学科点专项科研基金20132121110006;国家自然科学基金51374122

在线出版日期：2014-11-03（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共17页

页码：845-861