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震源孕育模式的数值模拟研究 总被引：14，自引：2，他引：14
在充分考虑地质体材料力学性质非均匀性特点的基础上，运用岩石破裂失稳过程有限元分析新方法(RFPA)，以不存在明显孕震构造特征的包体模式为例，模拟研究了挤压边界条件下的震源孕育模式，包括断层的形成过程和地震活动特征，演示出孕震体由变形、破裂到宏观贯通的地震全过程以及它们的时空强基本规律．计算所得到的应力、变形和微震空间分布，形象地给出了变形局部化、震源迁移、膨胀或隆起，弹性回跳和X型共轭变形带等直观图象． 相似文献
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运用岩石破裂过程分析RFPA2D系统,研究了断层上含非均匀性障碍体对地震序列类型的影响。通过对断层障碍体不同均质度系数m=1.1、m=1.5、m=6.0这3个样本进行破裂过程的模拟,发现均质度不同会产生不同地震序列类型,这些序列类型主要是前震主震余震型、主震型和震群型。此外,对3种不同均质度的障碍体的岩石样本破裂过程的模拟表明,岩石介质的非均匀性不但对岩样宏观强度和宏观变形非线性行为有显著的影响,而且对试样破裂模式也有显著的影响。 相似文献
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2013年4月20日在四川芦山发生了M S7.0地震,震源运动学反演结果给出了此次地震的破裂过程和同震滑动分布.为了更好地理解造成芦山地震破裂过程的力学原因,本文综合野外地质调查、余震定位、深地震反射剖面等结果,构建芦山地震铲型断层模型,以震源运动学反演结果为约束,将震源参数与震源附近的构造应力场结合,建立断层面上滑动量和牵引力的时空分布关系,通过试错法给定震源动力学计算参数模拟芦山地震破裂传播的可能情况,进而分析讨论不同动力学计算参数对芦山地震破裂过程和同震滑动分布的影响.结果显示,初始应力是决定断层是否发生错动的关键;临界滑动弱化位移D c对破裂滑动速率有着很大的影响;成核区半径和初始应力主要影响破裂成核的快慢;局部不均匀破裂强度主要影响破裂行为和断层最终滑动量分布.利用边界积分方程法可以有效计算芦山地震铲型断层模型的动力学破裂过程,再现此次地震的主要特征.通过探究动力学参数对破裂过程影响,可解释运动学反演结果所揭示的破裂特征的力学原因,对于深入了解地震震源过程的物理本质和预测未来可能发生的地震的主要特征有着重要的参考意义. 相似文献
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云南西部地区的强震和大地震主要发生在一些板内大型走滑断裂带上，有一个10～20 km的深度优势层位；地震的破裂基本上是以走滑型破裂为特征．联系云南岩石层结构与动力学背景，我们认为，本区的地震可能有这样一种成核过程: 由于岩石层结构的层次性、非均匀性，在整个岩石层板块构造运动背景场中，可能会在岩石层的中深部形成局部剪应变集中区或滑动区，尔后这个剪应变集中区或滑动区沿着断层带边界向地表滑移扩展．当滑动由深部向浅部扩展时，滑动峰将遇到断层面上的最大抗剪强度区而被阻碍闭锁，形成一个地震活动空区．随着构造荷载的逐渐增加，滑动最终要向前扩展导致整个闭锁区的失稳破裂，产生大地震．给出了描述这个地震过程的一个简单的近似积分方程；数值结果表明，该模型具有一个向不稳定非线性加速发展的阶段，这个阶段对地震前兆的形成可能有重要意义． 相似文献
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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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水压致裂技术广泛用于增加石油和天然气产量和开发地热资源．用水压致裂法在地下深部形成破裂带系以储存固液态废物是工业技术与环境保护科学相结合的最新进展．了解水压破裂的力学特性和破裂带的几何形状对于资源开发和贮存废物都十分重要．水压破裂常伴有大量极微震发生．分析伴生微震的时空强分布可得出水压破裂带的几何参数及破裂过程的运动学和动力学参数．利用波形相关分析和时空搜索定位法，我们高精度地确定了157个水压破裂伴生微震的震源位置．微震的空间分布图清晰地刻画出水压破裂带的空间尺度和取向．由微震的时空分布的变化推断出破裂带的扩展方向和速率．应用经验格林函数法分析孪生地震对得到较大微震的震源时间函数和震源参数，如地震矩、破裂半径和应力降．震源时间函数的方向性变化表明破裂向西北方向传播，与破裂带扩展方向一致．微震应力降的较大变化反映出水压破裂带上力学性质的显著不均匀性． 相似文献
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用采自现场的500 mm500 mm1 000 mm的天然灰岩,在注水条件下模拟扩容-扩散(D-D)孕震模式,并以多种监测手段追踪受载岩石样品从变形、微裂到大破裂全过程有关的物理场的时空演化特征．分析视电阻率结果表明:① 受载岩石从微裂到大破裂全过程与电阻率前兆的时空演化进程基本吻合;② 电阻率前兆的时间进程具有阶段性,空间分布具有差异性;③ 岩石大破裂前观测到明显的趋势异常和短期前兆,并发现部分似可被确认为临震异常的电阻率前兆．电阻率的变化和分布特征似乎显示了与岩石样品受载过程的膨胀现象有某种内在联系．但未找到岩石膨胀的直接证据．最后,从理论上探讨了受载岩石样品电阻率变化的机理． 相似文献
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唐山大地震孕育过程的数值模拟研究 总被引：4，自引：0，他引：4
根据1976年唐山7.8级地震的前兆资料，结合岩石破裂物理、震源物理、构造物理、地震前兆、地震力源、地壳结构等方面的研究结果，采用含有菱形硬包体的饱和水孔隙介质模型，数值模拟了唐山大地震的孕育过程．首先导出了考虑岩石非弹性体积膨胀和应变软化、孔隙水渗透的固-液两相介质的孕震动力学方程组，提出了用增量形式求解该方程组的有限差分法，然后计算模拟了硬包体内含有断层软弱带时的唐山大震的孕育过程，及其时空变化特征．数值模拟结果表明，唐山大地震的孕育主要经历了弹性积累、早期非弹性体积膨胀、断层第1次加速软化(加速破坏和蠕滑)、天津-宁河一带第2次非弹性膨胀、断层第2次加速软化(临震加速破坏和蠕滑)和发震等过程．这里，与断层的加速破坏相对应，孕震介质的某些部分出现了非弹性膨胀的弹性恢复和二次非弹性膨胀．与前兆观测资料比较分析可以发现，上述模拟结果可以比较好地解释实际观测资料的变化特征．同时，数值模拟还进一步揭示了唐山地震孕育场的时空变化规律和复杂图象，为地震前兆场变化的物理机制的研究奠定了基础． 相似文献
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地震自发破裂模拟是震源动力学研究的重要内容,了解复杂的断层动力学破裂过程对深入认识震源特征和解释运动学反演结果具有重要意义.基于边界积分方程方法的破裂模拟已经被广泛使用,大多采用的是平面断层模型的结构化网格划分.由于实际的断层往往具有较为复杂的几何特征,为了更为灵活地刻画断层几何复杂性,我们建立断层模型的三角形网格离散方案,通过精确的解析解形式来计算断层各个单元之间的应力格林函数,联立滑动弱化摩擦准则和非奇异边界积分方程,对断层的自发破裂过程进行了模拟.在简单的平面断层模型下,将计算结果与前人的结果进行了对比,验证了方法的正确性与有效性.对于几种常见的复杂断层模型,例如弯折、阶跃、含障碍体断层等,我们模拟了其破裂过程并对计算结果进行了比较与分析.模拟结果表明,非结构化网格划分的边界积分方程方法能够很好地模拟平面矩形断层或由其组成的规则断层,同时也能成功地模拟具有复杂几何形状的不规则断层上的动力学破裂过程.本研究的结果显示了边界积分方程方法在模拟复杂断层系统的动力学破裂问题上具有较广阔的应用前景. 相似文献
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采用扩展有限元方法计算了断层阶区内介质产生的新生破裂对地震破裂跨越断层阶区传播过程的影响。模型中新生的断层扩展遵循最大剪应力破坏准则，当最大剪应力超过岩石的承受极限时，完整介质产生破裂形成新的断层，并且新断层的扩展方向为最大剪应力方向。扩展有限元法模拟结果表明，断层阶区内新生的断层改变了断层阶区的几何形态，同时也改变了断层破裂后的应力状态。新生破裂可以改变库仑应力在空间的分布格局，特别是可以提高断层上的应力水平，从而提高地震破裂跨越断层阶区的能力。模拟结果还显示，断层阶区内新生破裂的产生，可以使得地震破裂跨越10 km宽的断层阶区，若阶区内部介质没有产生新生破裂，则地震破裂无法跨越该断层阶区。本研究有助于进一步认识地震破裂跨越断层阶区的传播过程，特别是对地震震源过程分析及地震灾害评估等具有重要的科学意义。 相似文献
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本文利用边界积分方程方法,以基于三角形网格的全空间格林函数及离散积分核计算为基础,进行了最常见的弯折断层的破裂传播过程模拟.为了去除边界积分方程方法中格林函数计算存在的高度奇异性,研究采用分部积分等方法对动力学方程进行了重整化和离散化处理.地震力学过程可以被视为断层由静摩擦转为动摩擦的过程,对于震源破裂过程的动力学模拟,摩擦准则起着重要作用,本研究采用常用的滑动弱化摩擦准则.计算引入Courant-Friedrich-Lewy比值来表达场点的影响,并控制计算的收敛性和稳定性.通过与典型算例的比对,检验了方法的正确性和有效性.地震破裂能否穿越断层弯折部位继续传播是震源动力学研究的重要内容,基于此,本文建立了多种理论弯折断层模型,模拟了断层弯折对地震破裂传播的控制作用,并通过改变断层周边初始应力场、断层弯折角度大小以及滑动弱化距离大小等来分析各个因素对破裂传播的影响.模拟结果表明:断层面上初始破裂区域内外的应力越高,破裂越容易越过断层弯折部位继续传播;初始破裂区域半径越大,或滑动弱化距离越小,破裂也越容易发生,并越过弯折部位继续传播.同样的初始条件,断层弯折角度越大,断层弯折作为障碍体,对破裂传播的阻碍作用越显著.小的弯折角,其破裂传播过程与平面断层差别不明显,基本仍以椭圆方式对称向两侧传播. 相似文献
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首先针对地震前兆场物理模式建立 项目的需要，阐述了该项目的研究思路与必须研究的若干科学问题，强调了强震孕育条件与过程的研究是其中的核心．文中先对笔者80年代提出的坚固体孕震模式的由来与发展作了概述；进而从深部构造、力学分析、破裂实验三个方面论证了该模式的合理性．从华北北部层析成像研究结果看出:强震震源都分布在高速块体内，或高速块体与低速块体接触地带，但偏于高速体一侧．通过硬、软包体力学模型研究，确认:硬包体(即坚固体)是大量应变能高度集中的重要条件．岩石失稳条件的理论与实验研究一致表明:只有震源体的刚度大于环境刚度时才可能导致岩体失稳、突然破裂与应力降的产生． 相似文献
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根据精密水准重复测量和跨断层形变观测资料，应用地壳形变图象动力学方法，研究了唐山地震震源区及其周围地区震前22年至震后9年间地壳形变场的时空演化过程．地壳不稳定区先出现在外围，由外向内扩展包围震源区，震源区出现不稳定但不失稳；经过短暂稳定，又出现由外向内的第2次不稳定过程，导致震源失稳．失稳前出现的形变空区与地震空区及断层闭锁区其空间分布重叠，出现时间略有先后；震源区断层出现临界预滑动后地震发生．地壳形变场演化过程与应力场数值模拟等研究结果能相互印证，支持以坚固体为核的孕震系统演化模式． 相似文献
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地震破裂过程的几何学与运动学特征的模拟 总被引：1，自引：0，他引：1
本应用形变破裂和激光全息光弹实验，结合断裂力学的观点研究了地震破裂过程的三个方面：１．地震破裂的力学机制；２．地震破裂的应变特征与运动过程；３．地震破裂过程的应力场分布特征。并分析了地震破裂过程的几何学与运动学特征以及探讨了它们与地震发生。前兆和余震迁移的密切关系。此项研究为活动断层分段研究和地震预报提供了实验证据。 相似文献
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2008年汶川大地震的破裂过程极其发杂,向东北方向的破裂距离长达300 km,而向西南方向的破裂长度很小,呈现出单侧破裂的主要特征.尽管汶川地震破裂呈单侧传播的现象引起许多地震学家的关注,但其物理机制至今还不是十分清楚.本文利用有限单元计算方法,模拟了汶川地震的破裂过程.模型中根据龙门山断裂带两侧（东南侧为四川盆地,西北侧为川西高原）实际的地震波速度来确定模型的介质物性参数,利用目前观测的应力环境来选定初始应力条件.模拟结果表明：破裂在汶川地震的震中处成核后,先向断层两侧自发传播,但向东北方向的传播距离明显大于向西南方向;断层面上的正应力在东北方向（破裂的正方向）随着传播距离的增大而不断减小,位错速率随着破裂的传播距离而越来越大,其脉冲变得越来越尖锐,即产生了Weertman脉冲.研究结果显示：由于这种脉冲的出现,破裂在正方向上（东北方向）能够自己放大、自己愈合、自行维持,摩擦热极小,所以破裂能够沿着东北方向一直传播,直到应力场方位发生变化,不利于破裂时才最后终止.但在西南方向,破裂过程中断层面上的正应力增大,阻碍破裂继续扩展.最后就出现了汶川地震中破裂朝东北方向单侧优势传播的基本格局.模拟结果还表明：若断层面两侧介质均匀,则破裂向两侧是对称传播,且破裂距离很短,因此这种情况无法产生像汶川大地震那样的特大地震.因此,文中的模拟结果表明龙门山断裂带两侧的物性差异是造成汶川大地震单侧传播的决定性因素.断层两侧物性差异（bimaterial contrast）影响断层破裂过程的研究对于深入认识地震动力学过程、地震灾害预测及评估等有重要的科学意义. 相似文献
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地震前兆场物理模式与前兆时空分布机制研究(二)
——强震孕育时应力、应变场的演化与地震活动、地震前兆的关系x,auto,auto,415px);}style> hf=httprztl.com >business 总被引：10，自引：4，他引：10 
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下载免费PDF全文 分别研究构造块体内有多个震源体和单个震源体孕育时，应力集中过程、时空分布规律及其与地震活动、地震前兆的关系．结果表明:① 当区域应力场增强到相当水平时，破裂开始在某个或某些块体内发生，区域应力场将随着时间而变化，强震的成组性是这个动态应力场演变的结果．在此过程中，多个高应力集中区的存在与发展，有可能导致震前异常与地震关系的多样性；② 孕震块体的应力变化过程一般显示出非线性，在经历了长期弹性变形后，从进入非弹性变形阶段到主破裂前，可能经历不止一次的非弹性变形与断层软化过程；与此相应，孕震块体中的应力、应变场要表现出复杂的时空演化图象；受应力、应变控制的地震前兆场必然表现出多方面的复杂性. 相似文献
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