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1.
提出一种二维地震断层破裂模式，这是在一维弹簧-滑块模式的基础上建立的．利用这种断层的二维向量模型，研究了地震断层的动力学平面-应变的破裂问题．形象、直观地模拟了具有均匀或不均匀破裂强度分布的二维地震断层的破裂成核、扩展、传播直至停止的动力学全过程．阐明了在均匀预应力条件下，断层将获得足够的动量以克服破裂传播路径上的高强度障碍体．破裂锋面亦可绕过孤立的障碍体继续向前传播．整个模拟过程表明:断层破裂过程的停止条件对模拟地震破裂的全过程起着重要作用；我们还研究了断层面上破裂强度分布不均匀条件下断层的动态破裂过程，模拟了具有分形结构强度分布的二维地震断层产生的地震序列．它具有类似自然界地震现象的某些特征．这些特征主要取决于断层面上破裂强度的分布及初始应力降的大小．建立在实验和观测基础上的断层破裂过程模拟研究，为解释地震活动性统计规律的某些特征提供了物理基础. 相似文献
2.
力学上,地震可以看作在应力场作用下由于断层带介质的突然损伤或软化导致的断层带失稳事件.本文基于这个地震动力学模型,利用一种可以模拟断层大位错的有限元方法,研究了2011年MW9.0东日本大地震(Tohoku-Oki)的动力学破裂过程.比较了无障碍体和具有不同刚度障碍体的断层带模型产生的断层位移、位错和应力降.主要结果表明,障碍体的存在并不明显地改变障碍体区域的初始构造应力场.对有障碍体情形,准静态结果显示断层上盘最大逆冲位移和最大剪切位错分别为51m和58m,均发生在海底表面海沟处,与无障碍体的结果(最大剪切位错约55m)相比差别不大;下盘最大倾向位移(-10m)并不与上盘最大值出现在同一位置,而是在障碍体处.障碍体处剪应力降(约11 MPa)大于周围非障碍体区域.障碍体处正应力降的最大值约为3 MPa.模拟结果似乎不支持海山是导致本次地震异乎寻常大位错的原因,而倾向于断层带剪切刚度在地震过程中极度损伤或软化. 相似文献
3.
通过对中国大陆及青藏高原、新疆、华北和东北各构造区的地震活动性的分析,论证了区域地震活动是一种自组织临界现象.利用分形理论中的粗视化网格法,研究了中国大陆以及各构造区断层系的分形特点和分形结构的跨尺度特征.开展了组构具有分形特点的沙堆模型实验.结合断裂力学理论,认为地震的自组织临界现象源于分形几何断层系的自组织临界性动力学过程,地震分维数和断层系分维数之间存在着一种正相关关系,明确了断层系分形和地震活动性分形之间的因果关系.在此基础上,提出了系统组构的分形是系统输出能量的分形的根源的观点,并进一步利用已有的观测资料进行了分析.最后,基于这个观点和区域断层分布可以通过常规的航卫片分析、地面调查和地质勘探等手段确定的事实,提出了利用断层的分维数与地震的分维数的相关关系,对区域地震的概率分布特征进行估计的观点,可为地震的预测预报提供参考. 相似文献
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粘弹性有限元与弹簧滑块耦合模型——断层与地块相互作用的数值模拟 总被引：5，自引：0，他引：5
建立了粘弹性有限元方法和弹簧滑块的耦合模型,模拟了缓慢的大尺度地壳构造运动转化为急剧的小尺度断层失稳的时间过程,展示了地壳块体系统在板块边界作用下的相对运动,断层分配了主要的变形,导致了应力的积累,通过弹簧滑块模型模拟出服从Gutenberg-Richter定律的地震序列。断层摩擦强度的不均匀性控制了地震的发生以及块体的应力状态,地震破裂过程由成核点开始向两端扩展,伴随有应力的触发、应力释放和应力再分配的过程。断层的破裂事件释放了地壳块体的部分应力,靠近断层的地块应力受到局部破裂段的影响,而远离断层的地块应力状态受到断层整体地震活动的控制。 相似文献
5.
研究地震和岩石破裂现象的非线性科学方法 总被引：3，自引：0，他引：3
本文以地震孕育和岩石破裂过程的阶段(包括裂纹系形成、变形局部化和断层形成、断层活动和松弛)为线索,阐述了非线性科学方法(包括分形几何学,自组织临界现象和混沌动力学)的应用,提出了地震孕育过程和岩石破裂各阶段的普适性特征、机理和要着重研究的课题. 相似文献
6.
本文讨论了利用破裂力学理论说明地震破裂的过程, 认为地震本质上是岩石在应力作用下的低应力破裂现象.它是岩石中的裂纹不断稳态扩展、最后进入失稳扩展的结果.分析了在扩展过程中应力和位移的变化, 发现任何将要破裂的那一点的应力都要由初始应力0升高到屈服应力y 以后才破裂, 破裂后裂纹面上的点的应力降到0.在破裂前和破裂后的位移, 都可由弹性力学方程给出.在破裂的一瞬间破裂的端点产生的非弹性位移, 则不能由弹性力学方程给出.它可以由断裂力学中的裂纹滑开位移公式近似给出.根据位错模式由于计算弹性波辐射场的位错量 D(, t), 正是破裂瞬间产生的非弹性位移, 所以用弹性位移公式来计算地震位错量是错误的.我们采用了裂纹滑开位移公式来计算地震位错量, 从而导出了较合理的计算地震释放总能量的公式 ET=yDS(y 为屈服强度;D为平均位错;S 为断层面积)以及估算初始应力值0的公式:0 =[Dmax/L4y/(1-) ]1/2(L 为断层长度).用它们计算了一些地震的 Er 和0, 分别列于表1和表2.这些结果比以往的结果要更合理一些。 结果表明:(1)地震多数是在低应力作用下(即低初始应力)发生的(约100——200巴);(2)地震释放的总能量约比地震波能量大一个数量级. 相似文献
7.
本文概述了地震断层面上的不均匀体(障碍体和凹凸面)的定义及其作用,并介绍了自1976年以来肖尔茨(C.H.Scholz)、达斯(S.Das)、安艺敬一和金森博雄等许多学者对此项研究所作出的贡献。不均匀体可以解释一些地震现象,诸如断层面上不均匀体体积的相对大小和相对强弱等,可以决定断层上破裂是否长大或被阻止;该模式还可解释强震加速度图和地震图上的高频成分;位错源模式的物理基础;断层痕迹不连续的原因。它们也可用于讨论地震序列分类的成因,解释主震或余震序列的发生等等。另外,对障碍体进行定量分析,通过计算可得到障碍体发生破坏的破裂能。并指出,一个真实的地震断层可能是障碍体和凹凸面的混合体,两者均由高强度介质部分构成,具有不同的运动机制,并互为补充。 相似文献
8.
本文利用具有非均匀剪切应力分布的圆盘状裂缝问题的解,定量计算了障碍体和凹凸体对地震矩的影响.我们发现,除非障碍体的尺寸很小或很接近于整个断层的尺寸,含有障碍体的断层的地震矩,大致为具有均匀应力降的等面积断层的地震矩的40%.由此可以推知,在障碍体的这种尺寸范围内,视应力降大致也是△Af=SA-f的40%.这里SA是远场应力,f是残余摩擦应力.另外,已存在滑动带对于凹凸体破坏的地震矩有明显的放大作用,这种作用在凹凸体尺寸较小时特别显著.例如,当凹凸体半径是整个断层半径的2/10时,凹凸体上的矩被放大7倍多;当其半径为整个断层半径的1/10时,凹凸体的矩将被放大约30倍. 文中还比较了三维效应和二维效应的差异.我们发现,Mx0/M0c在三维情形对障碍体尺寸的变化并不敏感,这是与二维情形很不相同的.这里,Mx0是具有障碍体的断层破裂所产生的地震矩,M0c是相应的均匀断层破裂的矩.所以,二维分析不适用于具有障碍体的三维断层.然而,在分析已存在滑动带对凹凸体破裂的矩的影响时,平面应变结果与三维结果差异并不很大. 相似文献
9.
本文在Asperity模式和Barrier模式的基础上,提出了另外一种不均匀体模式——障碍体模式,并对该模式进行了数值模拟的研究。结果除证实了我们以前做过的单轴压力下模拟障碍体的实验结果以外,还表明在含有障碍体的断层面上,破裂的扩展与破裂的传播速度、始破裂区域的大小、裂纹的类型以及障碍体所在断层的介质有关。在有围压的情况下,破裂可以先越过或绕过强度较高或尺度较大的障碍体,经一段时间的应力积累过程后,再使障碍体发生破坏。本文通过对震源区中障碍体的性质和影响的研究,解释了海城和邢台两个地震序列形成和发展的可能原因,得到一些较为合理的结果。 相似文献
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本文利用非线性动力学模型研究了断层带的地震活动特性.断层系由多个耦合非线性单元模拟,每个基本单元由Maxwell体和刚性滑块组成.滑块的运动满足静、动摩擦强度本构关系.理论模拟的地震活动在短时间内是随机的,但当时间尺度足够大时,断层带的总体活动表现出某种规律性.多数实际观测到的地震活动现象均在这些非线性动力学模型中出现. 本文提出转换概率的观点来度量断层间和孕震区间的地震转移.模拟中发现活动地震带中存在条件安全区,这可能对地震预报的实践有重要的意义. 相似文献
11.
本文主要以岩石试件切口在单轴压缩条件下的扩张来模拟大陆内部断层端部扩张型地震的孕育过程。在实验中观测了试件在外力作用下的应力-应变关系、张裂纹和剪切破坏在时间和空间上的扩展顺序,以及由此引起的声发射和纵波走时变化特征。根据实验结果讨论了由断层端部扩展引起地震的前兆——如断层蠕滑、前震迁移路径、地下水和地形变等各类地震前兆上显示的差异性,对于观测前兆和前震区与主震区的相对位置,具有一定的指导意义 相似文献
12.
基于单自由度弹簧-滑块模型,滑移速率和状态相依赖的摩擦关系可用于对断层内部地震成核和断层失稳过程的定量化描述.Dieterich(1994)余震触发理论模型首次给出中强震后区域应力场受到静态应力扰动后所导致的区域地震活动性的时空变化特征,近期研究也表明Dieterich理论模型可进一步推广至依赖时间的地震预测模型的建立.本文从简单直观的断层群体化概念模型出发,推导出了包括静态剪应力和正应力扰动作用下广义Dieterich解.同Dieterich经典解相比,广义Coulomb应力变化:ΔCFFG=Δτ－(μ0－α)Δσ取代了Dieterich方程中原有的剪切应力扰动Δτ.从而表明余震发生率R同作用于断层上的正应力的变化(扰动)有着密切的相关性.进一步,我们讨论了传统Coulomb应力变化(扰动)模型在地震预测过程中可能存在的局限性.以1976年MS7.8唐山大地震的主余震序列为例,采用本文中得到的结果,并结合视时窗分段方法,拟合了该地区地震活动性的时间演化过程.结果表明,除Coulomb应力变化(扰动)的影响外,主震前后加载于断层上的剪应力速率变化可对早期余震发生率产生很大影响. 相似文献
13.
众所周知,地震的频度-震级统计关系满足古登堡-里克特关系式。易知,这一关系是分形的,分维数D=1.8～2.0。既然每条断层都有其特征地震这一观点已被普遍接受,那么断层的频数-尺度统计关系也将是分形的。有限的野外研究表明,断层的出露部分是D≈1.6的二维分形(地震和断层的分维数并不要求一定相等,因为地震的复发时间亦具有依赖于标度的幂律关系)。断块在很宽的尺度范围内具有D≈2.5的分形频数-尺度关系。关于构造形变的一个模型就是碎裂,这样一个标度不变的模型似乎与上述讨论的分形关系是一致的。地震活动性具有许多“自组织临界现象”的显著特性,能量(应变)被持续不断地施加于地壳上,又以离散事件的形式(地震)被释放掉,而这些离散的事件具有分形的频数-尺度分布。这样,认为大陆地壳的所有地方均处于这样一种临界状态似乎是有道理的(类似于与完全塑性有关的临界应力),其证据来源于板内地震的分布,以及差不多是任何一个地方的人工水库蓄水后所发生的诱发地震。 相似文献
14.
本文从地震失稳分析的角度,认为剪切裂纹(断层)扩展的滑动弱化模型可以由下列参数系统表征:断裂能G,弱化带大小ω,特征位移δ~*或平均特征位移(?),应力降τ_p—τ_f和应力下降函数h;采用三轴实验方法对一些地壳岩石在高围压/正应力条件下的断裂参数进行了测定并就岩石在高压下的剪切断裂参数的一般特征等问题进行了讨论。 相似文献
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1966年邢台地震群的发震构造模型——新生断层形成?先存活断层摩擦粘滑? 总被引：7，自引：0，他引：7
通过对邢台地震极震区浅层探测、新生代深浅构造运动的分期、地壳上地幔结构特征剖析及其与震源参数的对比等研究,指出邢台地震区控制早第三纪盆岭构造发育的铲形断裂及其下部向东缓倾的滑脱面与邢台地震的发生无关;邢台地震群是在最新构造应力场作用下,受北西向断层或横向障碍体阻隔的不连续“深断裂”依次向上撕裂状破裂扩展、引起相邻斜列状深断裂间应力迁移和加载等三维破裂过程的产物;邢台地震断层是先存地壳“深断裂”向上撕裂状扩展的“新生断层”。 相似文献
16.
此文是本刊上期刊载的《震源物理研究的某些进展和研究方向》一文的第二部分,主要介绍了以下几方面的问题:数值震源动力学——裂缝的自然传播、地震的障碍体模型和凹凸体模型以及断层和断裂作用的分形几何学等。 相似文献
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震源孕育模式研究、摩擦滑动的本构描述和稳定性分析、数值震源动力学、地震的障碍体模型和凹凸体模型、断层和断裂作用的分形几何学等是当前震源物理研究的前沿性领域。它们的发展对了解地震过程,探索地震预报,以及地震学的发展将产生深远的影响。本文评述了震源物理研究近几年来取得的最新进展。 相似文献
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掌握岩石变形破坏过程中体积膨胀点至峰值强度点之间加速破裂行为的演化规律,是实现地质灾害物理预测的关键.本文考虑裂纹张开和闭合两种情况,基于断裂力学建立了三轴应力作用下裂纹扩展临界尺度与等效应力的关系.对微元体破坏概率,分别采用以等效应力表达的Weibull分布函数和裂纹尺度分形函数,通过对比导出了形状参数m与裂纹分布分维D_f关系的表达式.一个有趣的发现是,岩石峰值强度点与体积膨胀点应变比仅与m或D_f有关.对岩石蠕变或准蠕变破坏,合理的m值范围为[1.0,4.0],在此范围内应变比近似为常数1.48,该常数是描述不同尺度岩石加速破裂规律的物理自相似常数.实例分析表明,基于岩石加速破裂规律构建的多锁固段脆性破裂理论,其适用性广,尤其在崩滑和大地震预测领域,具有良好应用前景.此外,本文给出了b值与m值定量关系,以解释b值的物理意义,并探讨将其用于地震预测的可行性. 相似文献
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本文引入地震序列的一种自扩展模式,其地震序列的发生由地震断层的不同尺度的闭锁段相继破裂而发生,同时给出了以力学参数和几何参数定标的断层的自相似破裂机制,用以解决地震断层的分形特征及破裂的慢化过程。 相似文献
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用临界点理论讨论应变能加速释放现象和孕震区尺度 总被引：1，自引：0，他引：1
20世纪 80年代后期 ,地震的临界现象研究成为地震学界的热点之一。Hirata等 ( 1 987)通过大量实验和观测结果得出结论 :接近破裂的岩石与铁磁模型的二阶相变具有本质上的联系。岩石中的应力参数类似于铁磁相变中的温度参数 ,即低应力状态时 ,微裂纹随机产生且微裂纹之间关联程度较低 ;当应力达到岩石的破裂强度时 ,裂纹相互关联 ,裂纹大小呈幂率 (分形 )分布。根据临界点理论 ,地震孕育过程是一种临界现象 (Vere Jones ,1 977;Sornette ,etal.,1 990 ;1 995;Rundle ,etal.,1 999;Jaume ,etal.,1 999) ,但地壳并不总是处于临界状态。随着… 相似文献