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地壳介质是一种里面存在着许多裂纹的非完整介质．断裂力学的研究结果表明，这种介质的强度远低于完整介质的强度．笔者认为，地震的发生是由于地壳中裂纹在合适的条件下由稳态扩展逐渐发展到失稳扩展的结果，地震破裂即为断裂力学所阐明的低应力快速破裂现象．
快速破裂的出现必需要有局部应力和应变的高度集中．根据Knott(1973)对裂纹尖端进行的弹塑性应力分析表明，裂纹尖端的应力状态对裂纹的扩展起了极其重要的作用．由于应力集中，在裂纹尖端必然形成一个塑性区．塑性区中的位移已不是弹性位移，而是塑性位移．=a20/2y，这里，0是作用剪应力，它相当于地震发生时的初始应力或构造应力，a是裂纹半长，是刚性模量，y是介质剪切屈服强度．而地震位错恰恰是发生在形成塑性区的裂纹末端．于是我们提出了一个关键性的假定，设位错D(1，t)为文中的公式(5)，地震最大位移为Dmax=L20/4g，式中，L是断层长度．若刚性模量取上地壳的数值，=33 GPa，介质剪切屈服强度y取实验室给出的平均值y=30 MPa，那么，根据Dmax和L的观测值，利用此公式就可以估计大震的构造剪应力值．计算结果表明，全球的大震构造剪应力值大多数在5——20 MPa 之间，有地区差异，平均为10 MPa．
笔者在进一步研究了震源谱的性质后，又导出了体波震级mb对0和地震矩M0的依赖关系(即文中的公式(11))，此公式提供了直接利用地震观测资料大量计算构造剪应力值的可能性．我们认为，构造剪应力场是控制地震发生的主要因素，出现高应力值地震的地区是容易发生强震（MS6.0）的地区，即地震危险区．我们对1987年以来全国所有mb3.8的地震计算了它们的剪应力值，据此，划出了我国大陆地区强震危险区并给出了震级范围．
1992年4月——1994年1月31日，中国大陆地区共发生9次MS6.0的地震，其中8次均落在我们事先划定的危险区内，只有1次在危险区外．实践证明，这种新方法作为中期强震预报，是一种有效的预报手段，有着良好的物理基础和令人鼓舞的发展前景，值得深入探讨和研究． 相似文献
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用圆盘形位错模式,并认为位错是裂纹尖端的塑性位移,而不是整个断层面上的弹性位移,在时间域内计算了地震破裂释放的地震波总能量 E.结果表明能量正比于地震矩 M0和区域应力场τ0 的平方,并随破裂速度 v(?)的增加而增加,即 E∝ M0τ_0~2f(v_r).f 是 v_r 的增函数.在频率域内,用我们导出的地震定标律公式对震源速度谱的平方进行积分,也同样得到了 E∝M_0τ_0~2的结果.如果τ_0=10MPa,则 E=4.79M_0,这个结果与 Vassiliou 和 Kanamori 的结果一致.还计算了地震辐射效率 η=5.26%.从地震波能量的分配上看,大部分能量在第一拐角频率 f_(?)和第三拐角频率 f_(c3)之间,占92.3%.频率 ff_(c3)的能量占3.85%.对于矩震级 M_w=6.0的地震,f_(c3)≈8Hz,所以这些地震的绝大部分能量的频率范围都<2Hz.这个现象已被 Vassiliou 和 Kanamori 所证实.上述结果表明,地震释放的能量对区域应力场有强烈的依赖性. 相似文献
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地震辐射能对环境应力场的依赖性 总被引：2，自引：1，他引：1
用圆盘形位错模式,并认为位错是裂纹尖端的塑性位移,而不是整个断层面上的弹性位移,在时间域内计算了地震破裂释放的地震波总能量 E.结果表明能量正比于地震矩 M0和区域应力场0 的平方,并随破裂速度 vr的增加而增加,即 E M002f(vr).f 是 vr 的增函数.在频率域内,用我们导出的地震定标律公式对震源速度谱的平方进行积分,也同样得到了 EM002的结果.如果0=10MPa,则 E=4.79M0,这个结果与 Vassiliou 和 Kanamori 的结果一致.还计算了地震辐射效率 =5.26%.从地震波能量的分配上看,大部分能量在第一拐角频率 fc1和第三拐角频率 fc3之间,占92.3%.频率 fc1 的能量占3.85%,f>fc3的能量占3.85%.对于矩震级 Mw=6.0的地震,fc38Hz,所以这些地震的绝大部分能量的频率范围都<2Hz.这个现象已被 Vassiliou 和 Kanamori 所证实.上述结果表明,地震释放的能量对区域应力场有强烈的依赖性. 相似文献
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用新LDDA(Lagrangian DiscontinuousDeformation Analysis)方法模拟了唐山地震断层的破裂、错动和应力释放的整个动力过程．模拟结果表明,唐山地震的震源滑动过程在发震断层上各处不一样．近场位移受断层的曲率影响,断层凹侧的位移大于断层凸侧的位移．滑动过冲现象在震中处最大,并向断层两端衰减．我们发现,唐山地震断层的破裂速度和应力降与断层上的初始剪应力大小有关．唐山发震断层的最大动态、准静态位错量和剪应力降均发生在中间部位,分别是7.1 m、6.2 m和8.1 MPa、5.4 MPa,发震断层的平均准静态位错量和剪应力降分别为4.5 m和3.3 MPa,断层破裂的传播速度从震中向东南和西北方向分别为3.08 km/s和1.18 km/s． 相似文献
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断层力学(fault mechanics)是从动力学角度来研究地震发生过程的一门新的学科。它主要是研究地震从孕育、岩石开始破裂、破裂扩展、破裂终止,到发生余震和应力调整等一系列复杂的全过程。断层力学的出现,改变了过去多年从几何的或运动学的震源模式来研究地震的状况。断层力学讨论的范畴大约有如下几个方面:(1)大尺度的准静态断层模式;(2)断层的非稳定性,即地震是怎样发生的;(3)从动力学角度研究岩石破裂传播过程;(4)利用地 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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假定地震可以模拟为多层弹粘性介质中的位错，考虑大地震(Mge;7.0)和GPS数据得出的长期构造加载为形变源，依据多层麦克斯韦弹粘性介质中位错产生的应力变化，计算得到了地震产生的应力变化，给出了青藏高原东北部1920年以来积累库仑破裂应力演化. 地震破裂的断层长度、宽度和滑动量根据前人统计公式和野外地质调查得到. 研究表明，20次Mge;7.0地震中， 除1990年共和地震、1952年当雄地震和1976年松潘双震的后一个事件外，17次大地震均发生在库仑破裂应力变化为正的区域， 触发率达85%. 本研究为中长期地震危险性估计在一定程度上提供了基础数据. 相似文献
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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
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为计算１９８９年１０月１８日大同－－阳高６．１级地震的震源参数,根据断裂力学的有关公式分析了断裂扩展过程中应力和位移的变化,利用弹塑性力学中的达格代尔塑性区中最大位移的公式计算了应力场的初始剪切应力τ。和地震释放的总能量ＥＴ;根据不同作用行震波资料和历史地震等烈度线所得出的不同震级的地震矩,利用最小二乘法拟合得出山西地区不同震级地震矩之间的关系,计算出大同一阳高６．１级地震的地震矩和其它震源参数。 相似文献
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研究震源力学模型的一个新方向是用动态扩展的剪切裂纹模拟地震破裂过程。本文利用裂端有塑性区薄层且断层面上有摩擦力的平面剪切裂纹错动模式来表示地震破裂过程,对运动方程和边界条件进行拉氏变换和傅氏变换,利用维纳-霍普（Wiener-Hopf）方法和卡格尼阿（Cagniard）方法得到了断层面上的位移和应力表达式。根据裂端附近的能量平衡条件,计算了地震破裂的平均速度和塑性区尺度,还讨论了断层面上的位错分布函数,并对某些前震地震波高频成分增多的现象提出了解释。在本文假定的参数条件下,地震破裂的平均速度c=0.72β,β是介质的剪切波速。塑性区尺度约为地震新断层总长度（包括塑性区）的12％。按本文的结果,由于破裂速度的增加,前震的震波初动半周期减小的异常幅度不会超过39％。 相似文献
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从断裂力学观点研究地震的破裂过程和地震预报 总被引：29，自引：2，他引：27
把断裂力学中的应变能释放率公式和裂纹错开位移公式运用到地震破裂中来,再用震级-能量公式logεe=α1M+α2,对于走向滑动、倾向滑动和圆盘形剪切破裂找到了震源参数和地壳应力状态之间的内在联系,汇总在表2。对于走滑断层情形,关系式如下: （1） （2） （3） （4）应力降 （5）平均应力 （6）用Mo和L2W求区域应力公式式中,M为震级,L、W为断层长度和宽度,η为地震效率,τ0为区域剪切应力,τy为剪切屈服强度,μ为刚性系数,v为泊松比,为平均位错,M0为地震矩。 利用（6）式或（1）式,在实验室测出地壳状态下屈服强度τy,后,可用地震观测资料算出区域剪切应力τ0。 上述关系式和目前流行的震源参数之间的关系式有很大的差别。原因是以往只考虑了破裂的初态和终态,没有考虑破裂过程。而断裂力学恰恰是考虑了破裂过程。 相似文献
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本文推导了各类点源和线源（压性、张性、压扭性、张扭性、单力偶和双力偶）的理论地震位移场公式, 讨论了板内地震的震源力学性质.根据实测地震位移场、建筑物破坏和倒塌的优势方向等近场资料与理论结果对比, 作者认为, 1966年邢台地震震源机制符合于张性断裂的模型;1966年东川地震震源机制符合于压扭性断裂的模型.根据理论公式和实际位移资料, 给出了邢台地震的地震矩 M0为6.51026达因厘米, 应力降△为39巴.最后指出大地震的震源力学机制反映了该区域长期构造应力作用的状态, 认为双力偶（剪切位错）不一定是板内地震震源机制的最合适的、唯一的模型. 相似文献
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近年来,人们越来越多地注意到地震发生前所存在着的地温增高的各种异常现象.本文以这些异常现象为根据,试图探讨地热变化与地震孕育的关系.文章假定,无限弹性介质中含有椭圆盘状断层面,并以此断层面为热通道.考虑在压应力作用下,温度为 x,y 的线性函数分布在此通道内,根据线弹性断裂力学观点,借助断裂力学中三维问题的解法,求出了断层面边缘附近的应力场和应力强度因子.结果表明,热应力有千巴的量级,并较定量地讨论了热应力大小与介质线膨胀系数的关系.最后简要地讨论了介质线膨胀系数的变化对地震孕育的影响. 相似文献
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本文用三维非连续变形与有限元相结合（DDA+FEM）的方法,在青藏川滇地区三维构造块体相互制约的大背景中,通过用GPS资料做位移速率边界约束和震源机制约束,计算得到研究区的初始位移场和应力场与该地区GPS测量结果和震源机制分布结果基本一致.在此基础上进一步数值模拟1997年玛尼7.9级大震的发生过程,研究大震引起研究区各块体边界断层应力状态变化的特征.（1）发震断层两侧发生左旋走滑错动,最大水平位错大约7 m;（2）深部位错面上位错分布与用地震波资料震源反演的结果类似;（3）最大差应力变化等值线图与由星载D\|INSAR技术获取的地表形变场图像相似;（4）地表垂直位移表明地震断层面略向北逆冲.计算模拟得到了玛尼地震发生引起青藏川滇地区构造块体系统各边界断层上库仑破裂应力变化的分布,表明玛尼大震的发生除了使其发震断层的两端库仑破裂应力增大,应力进一步集中外,位于上地壳层上东昆仑断裂中段的2001年昆仑山8.1大震（H=11 km）发震断层段的库仑破裂应力增加约2 MPa,位于中地壳层上喀拉昆仑断裂带中的2008年改则6.9级地震（H=30 km）发震断层段的库仑破裂应力也增加约0.7 MPa,可见这两个已接近破裂强度地段的失稳对发生大震起了一定促进作用.研究结果也表明：作者发展的三维DDA+FEM方法能有效地用于大震活动与各构造块体相互作用关系的研究. 相似文献
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基于断层面强度的非均匀性,将断层面的宏观破裂过程看作是断面局部微元的破裂累积过程,假设断层局部微元强度遵循Weibull概率分布,从统计力学角度推导出了宏观的断层载荷.变形的全过程本构关系.采用一维地震力学模型,以远场位移a为控制变量,用稳定性理论研究了地震不稳定性问题.研究表明,系统刚度比(围岩刚度与断层刚度之比)β是影响地震发生的重要参数,只有当β<1时才会出现地震失稳,且应力突跳发生在平衡路径曲线的位移转向点,并给出了地震过程的3个重要参数(地震后断层半错距、地震应力降和释放的弹性能)的表达式.当β≥1时,不会发生地震,仅是缓慢的断层滑动,属于无震滑动. 相似文献
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1974年5月11日,在云南省昭通地区发生了7.1级地震。震中区位于金沙江下游南岸的山地中。 本文中,作者分析了震区大地测量资料,根据破裂与应变的关系,确立这次地震震源破裂属于逆冲型。依据烈度衰减和余震分布特征建立了矩形滑动断层模式参数,并应用曼辛哈（Mansinha）和斯迈利（smylie）给出的倾斜、有限滑动断层位移场的精确解析表达式,求得平均倾向滑距。结果是:断层走向N6°W,倾向N84°E,倾角60°,断面长20公里,宽30公里;断面顶部距地表深度2.5公里;平均倾向滑距2.8米,地震矩5.4×1026达因·厘米;应力降51巴;释放的应变能下限1.2×1023尔格。 作者还扼要地讨论了P波节面解和这次地震发生的构造条件,并解释了一些宏观地震现象。 相似文献
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用非连续变形分析方法(DDA+FEM)数值模拟，在华北地区各地块相互制约的块体系统环境中，地块边界断层上发生1966年邢台地震、 1969年渤海地震、 1975年海城地震、 1976年唐山地震等不同类型破裂模式大震的破裂过程. 数值模拟结果给出每个大震释放的主应力场，最大剪应力变化等值线图，地震前后位移变化矢量图，发震断层滑移随时间变化以及走滑错距和应力降等震源参数. 这些结果与地震的震源机制，用地震波资料研究得到的震源参数,宏观等震线,地表观测的水平位移矢量图基本一致. 其中1969年渤海地震正交破裂模式的结果与宏观等震线及小震分布图像更接近. 1976年唐山地震复杂震源模式与该震早期余震分布图像更相符. 表明用DDA+FEM方法进行数值模拟研究，能较好地模拟地震破裂过程. 相似文献
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昆仑山MS81地震的已有研究结果在破裂带长度、破裂面方向、破裂面大小等震源破裂特征参数方面存在较大差异.本文采用D-InSAR技术首次获得昆仑山MS81地震干涉同震形变场，结合野外科学考察的实测值，进行了主破裂带InSAR视线向变化量的分解，通过对InSAR分解结果、野外科学考察、遥感解译等多源数据综合分析，重新划分了昆仑山地震的次级破裂段.进而通过对地震南北盘同震应变的分析，发现了昆仑山地震的南北两盘分别受挤压和拉张两种应力作用，研究表明多种岩石在拉张和压力作用下其最小主应力下的杨氏模量表现出非线性弹性特征，从而提出对昆仑山地震地表位移及震源特征参数分析时应考虑非线弹性介质导致的非线性弹性位移分布特征.基于上述原因，本文对Okada线弹性位错模型的算法进行了改进，提出了“多震源、非均一位错分量、多破裂段叠加”的线弹性模型，该模型模拟出的形变场干涉纹图较好地体现了地震形变场的分布特征，并由此获得了一套较为完整的地震发震断层的几何学特征参数，为破裂带长度、破裂面方向、破裂面大小等震源破裂特征参数研究提供了较好的解释. 相似文献