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本文研究了有限长度含有单一粗糙面的垂直走滑断层的滑动弱化不稳定性.我们假定断层强度在其深度方向是均匀的,而在走滑方向是不均匀的,即存在一个高强度段.并假定断层上的粗糙段及断层上的其它部分具有相同类型的本构律,只是峰值应力不同.断层周围的地壳材料用上、下表面应力自由的弹性平板来模拟.我们用有限元方法研究了理论位移场、应力场和应变场随远场位移的演变情况.此时,断层位移和摩擦应力并不是预先给定的,而是在求解过程中同时确定的.根据计算结果,我们比较了理论位移场及断层上摩擦应力分布在稳定和不稳定滑动情况时的差别.并与内部含有低强度段的走滑断层的场合做了比较. 相似文献
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本文研究了有限长度的垂直走滑断层的滑动弱化不稳定性。我们假定断层强度在其深度方向是均匀的,但在走滑方向是不均匀的,即存在一个低强度段。使用有限元素法研究了理论位移场、应力场和应变场随远场位移的演变情况。此时,断层位移和磨擦应力并不是预先给定而是在求解过程中同时确定的。通过计算结果的分析,我们比较了理论位移场、应变场以及断层上的磨擦应力分布在稳定和不稳定滑动情况的差别,并且研究了峰值应力非均匀空间分布的影响。 相似文献
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本文从理论上研究贯通地壳的两条相互平行的具有滑动—弱化型本构律的断层的相互作用。采用有限单元—松驰迭代方法,分别对走滑断层,正断层和逆断层三种不同情况的断层相互作用问题进行了模型计算,并对位移场、应力场、应变场以及弹性应变能随时间的变化进行了数值分析。结果表明,在所讨论的几种情况下,两条相互作用的断层相继发生失稳,从动态角度反映出断层的相互作用。断层失稳前,在不同区域有截然不同的前兆变化,而同一区域对不同断层失稳的前兆响应也不相同,有些区域为“前兆灵敏点”,而有些地方则为“前兆盲点”。这些结果对于研究合理的观测条件和最佳观测布局有一定的理论意义,对于分析大震的前兆异常也有所裨益。 相似文献
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均匀和非均匀断层滑动失稳成核过程的实验研究 总被引：6，自引：0，他引：6
基于均匀和非均匀断层摩擦滑动中应变、断层位移的实验测量结果,分析了粘滑失稳的成核过程。研究表明,在加载点速度恒定的条件下,均匀断层上粘滑的成核过程具有微弱的滑动弱化特征,断层上较小尺度“弱段”的存在使得粘滑成核过程中滑动弱化现象更明显,而较大尺度“弱段”的存在则改变了粘滑的成核过程,表现出局部加速滑动——断层带上剪应力快速增加的特征,更符合速率-状态摩擦定律。断层闭锁期间,剪应力的增加引起断层附近的横向弹性膨胀,这种弹性膨胀在失稳时的回跳引起断层面上正应力的瞬时增加,从而成为使断层迅速闭锁、强度恢复的重要因素。 相似文献
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考虑断层的软化特性,建立垂直于龙门山断裂带并包含四川盆地和川西高原在内的汶川地震不稳定性地震力学模型.采用有限元方法计算得到了描述整个岩石力学系统稳定性状态和过程的平衡路径曲线.在此基础上,采用稳定性理论研究了汶川地震从孕育到发生的过程,讨论了断层倾角和断层材料参数对地震失稳的影响.数值模拟结果显示,系统只存在稳定的断层无震滑动和不稳定的地震失稳2种状态.断层倾角、初始内摩擦系数、初始黏聚力和强度曲线形状参数的增加会导致系统趋向不稳定的地震失稳状态.而强度曲线胖度参数的增加有助于系统进入稳定的断层缓慢无震滑动状态.地震失稳前,在平衡路径曲线的应力峰值点和失稳点之间,断层错动加速,应变能开始释放并且应力开始减小,是失稳的前兆.最后在失稳点发生应力突跳,地震发生,其间伴随应变能的急剧释放、应力降和断层突然错动.无论是稳定的断层无震滑动还是不稳定的地震失稳,系统重新进入应力和应变能增加状态后应力和应变能的增速由远场加载速度、岩石力学系统的结构和围岩材料属性决定,与断层软化特性参数无关. 相似文献
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汶川地震震源破裂动力学研究 总被引：1，自引：0，他引：1
关于汶川地震的破裂过程的运动学已有许多研究成果,如沈正康小组(2009)、陈运泰小组(2008)、姚振兴小组(2008)和纪晨小组(Jietal,2008)。尽管各个结果有所不同,但基本特征还是一致的。以沈正康小组最近在Nature Geosciences上的结果为例(Shenetal,2009),地震破裂断层存在两个滑动剧烈的地区:映秀、北川,滑动量近10m,在南坝也有5m的滑动量。如果进一步观察,会发现这些滑动剧烈的局部地区与断层的几何非均匀性(弯折、跨跳等)有一致的对应关系。为了从物理上理解这种对应关系,我们利用本课题组近年来发展的能够计算复杂的非平面地震断层自发破裂动力学过程的新方法(Zhang and Chen,2006;Liuand Chen,2008;Zhuetal,2009),系统研究了地震断层的几何非均匀性与等效平面地震断层的剪切破裂强度等动力学参数之间的等效性问题。在此基础上,根据汶川地震发震断层的非平面几何模型(Shenetal,2009;Xuetal,2009),我们模拟计算了该地震的自发破裂动力学过程,结果较好地解释了由震源运动学反演获得的复杂断层滑动过程的主要特征,即断层滑动复杂非均匀分布与断层的几何非均匀性(弯折、跨跳等)之间的对应关系。 相似文献
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地震断裂带深部破碎的非均匀程度对于该地震断裂带滑动特性至关重要,而对于地震断裂带深部的破碎非均匀程度研究是目前地震地质比较薄弱的环节.本研究以美国新马德里地震带的Reelfoot断层为例,采用震源机制求解应力场的方法来揭示断层的破碎程度.首先采用小震位置拟合出地震断裂的几何形态,然后沿断裂走向,利用中微震震源机制求解非均匀应力场的应力形因子R值和应力方向,并分析了应力形因子在空间的不均匀性,得到如下结论：(1)Reelfoot断层受到近水平方向上的NEE-SWW向挤压应力作用为主,而断层中部张应力轴方位出现较大的随机性,表明断层中部的构造应力得到较为充分的释放,介质松散度和破碎程度较高;(2)Reelfoot断层两端张应力轴接近垂直方向,跟周围的逆冲型应力场一致,表明断层端部的破碎程度相对较低,能够承担加载于其上的构造应力;(3)Reelfoot断裂带的非均匀应力方向和应力形因子表现为由断层中部向两端逐渐过渡的结果,表明了应力场反演结果的连续性.本研究提供了揭示断层破碎程度的一种研究思路,并且实例结果对进一步研究该区域的断层活动特性和地震动力学过程有一定的参考意义. 相似文献
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雁列式断层变形过程中物理场演化的实验研究（一） 总被引：21，自引：3，他引：21
在双轴压缩条件下对挤压型和拉张型雁列式断层变形破坏过程中声发射、断层位移及应变场的时空演化进行了实验研究。研究表明，两类雁列式断层具有类似的变形破坏过程，即前期以雁列区的破裂贯通为主，后期以沿断层的滑动为主。但挤压型雁列区内可积累较高的应变能，有较强的应变释放和声发射活动，雁列区对滑动始终起着阻碍作用；而拉张型雁列区内难以产生快速的应变释放和较强的声发射活动，雁列区对后期的滑动也无明显的阻碍作用。两类雁列区贯通所引起的失稳均有明显的前兆，而在随后滑动过程中失稳前兆的出现，取决于断层不同部位或段落之间是否有应变传递 相似文献
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一、前言 地震可能是由于介质本构性质的软化特性所引起的非线性力学过程,因断层介质的软化,能导致断层介质和周围岩体的失稳和弹性应变的释放,产生地震。 目前有限元分析中常使用一种描述断层的层状材料模型（O.C.zienkiewicz,1971）, 相似文献
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断层活动方式与地震地表变形分布特征研究 总被引：2，自引：0，他引：2
基于断层弹性位错理论及断层滑动非均匀模型,用三维有限元方法计算了发震断层逆断、正断和水平走滑三种不同活动方式下的地表变形,探讨了断层不同活动方式下的地震应变与位移的分布规律及震级、断层倾角对地震地表变形分布的影响。研究结果表明,地震地表变形影响因素很多,如地质构造条件、岩性介质特征、断层活动强度、断层产状和区域构造应力场等,但分布形态最终决定于断层活动方式,变形大小则决定于断层活动强度,其它均为局地因素,只影响分布形态的局部扭曲。断层不同活动方式下的地震地表变形分布各有其自身的规律和特点,这些分布特征可作为地震研究及近活动断层建筑工程抗震设计或加固防护参考。 相似文献
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断层滑动分布通常是通过假设当地地壳是弹性、均匀、各向同性的半空间由大地测量数据恢复的。在过去的几十年里,空间密集的大地测量数据(如,DInSAR图像)同震形变突出的复杂图案,需要新的模拟工具,譬如能够代表地壳流变学和复杂几何关系的数值方法。在这种研究中,我们发展了一种能对当地地壳进行更加真实解释的有限元反演大地测量数据的方法。这种方法应用于2009年拉奎拉地震(MW6.3),使用了同震位移的DInSAR图形。结果突出了不可忽略的介质结构的影响:均匀和非均匀模型显示的差异占断层滑动分布值的20%。此外,非均匀模型中在震源的上方出现了一个新滑动区。我们对分辨率也进行了研究,显示出由大地测量数据恢复的有关断层滑动分布的信息应被认为是周围片区的平均。 相似文献
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对含一组裂纹的平板模型的有限元计算表明,在断层滑动后,其附近应力场发生了较大变化,有的应力场方向几乎偏转了90°。这可能是震前P轴偏转的一种力学机制。当把裂纹间的关系类比为一组断层时,计算结果表明,断层的滑动将影响附近断层,使有的断层滑动的可能性增大,而有的断层滑动的可能性减小,即对有的断层起了“加震”作用,而对有的起了“减震”作用。由此看出,成组发生的地震间表现出“自序性”。依此自序特点对华北第三、四活动期中地震幕作了划分,结果与其它研究所划分的一致。因此,本项研究也是对地震幕物理涵义的一种探讨。 相似文献
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国内外学者的研究表明断层泥对断层滑动方式有着重要影响。断层的滑动方式又与地震的孕育和发生过程紧密联系。研究断层泥与断层滑动方式的关系是很有意义的。一、非粘土断层泥的研究 Shimamoto和Logan(1981)[1]在缩短率为2×10~(-4)cm/s,围压可高至300Mpa,室温干燥条件下的三轴装置中,研究了不同种类非粘土断层泥对砂岩模拟断层滑动方式的 相似文献
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本文利用2007—2010年花东纵谷南段区域的InSAR形变数据作为约束, 采用分段断层模型和层状介质模型, 反演中国台湾东部纵谷断层南段滑动速率空间分布, 并据此分析断层运动特征。 研究结果表明, 纵谷断层南段整体以逆冲运动为主, 兼具左旋走滑运动。 纵谷断层南段的滑动速率具有空间非均匀性, 在空间上可以细分为深浅两个极值区, 浅部(0~15 km)最大滑动速率为10 cm/a, 位于深度2.5 km左右; 深部(15~30 km)最大滑动速率为21 cm/a, 位于深度25 km左右。 反演结果与用重复地震估算的深部滑动速率基本吻合。 相似文献
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对适用于加州帕克菲尔德附近的圣安德烈斯断层上中强地震（Ｍ￣６）地震不稳定模型,计算了作为时间和地面位置函数的理论压磁场。不稳定模型对一个３２ａ地震轮回的所有时段模拟断层滑动和应力,其中包括失稳（主震）滑动。当该断层的一个近乎闭锁的断块受周围非地震滑动的作用变得充分承载以致于达到快速破裂的条件时,就会发生主震滑动。使用基于类似于应变核的压磁核的解析法,直接由断层滑动计算了压磁场。在地震间隔期间,闭锁 相似文献