断层自发破裂动力过程的有限单元法模拟   总被引：7，自引：7，他引：0       下载免费PDF全文

袁杰  朱守彪 《地球物理学报》2014,57(1):138-156

断层自发破裂动力过程的研究对于认识地震过程及减轻地震灾害有着重要的科学意义.为合理地模拟断层的自发破裂过程,本文首先对经典的滑移弱化摩擦关系进行了改进,然后利用有限单元方法对破裂过程进行动态数值模拟.模拟结果表明,利用改进后的摩擦关系能够产生脉冲型（pulse-like）破裂模式,而经典的滑移弱化摩擦关系不能产生这种破裂形态.模拟结果还显示,断层自发破裂过程受初始应力场及摩擦关系影响,当初始应力场中剪应力水平较低时,容易产生脉冲型破裂;但当初始剪应力较高时,会产生裂纹型（crack-like）破裂.这个现象与在实验室里进行的岩石破裂实验结果是一致的.在相同的初始应力情况下,若滑移弱化摩擦本构关系中的动摩擦系数较大,断层将易于产生脉冲型破裂;若动摩擦系数较小,将倾向于产生裂纹型破裂.此外,本文也采用速率弱化摩擦关系对断层自发破裂过程进行了模拟,结果发现,在初始场及其他条件不变时,如果摩擦关系中的b-a值较小,容易产生脉冲型破裂;如果b-a值较大,会产生裂纹型破裂.  相似文献   

Growth patterns and dynamics of mud cracks at different diagenetic stages and its geological significance     

Zhen-yu ZHAO  Yan-ru GUO  Yan WANG  Hong LIU  Qing ZHANG 《国际泥沙研究》2014,29(1):82-98

This paper discusses the growth stages,spatial structures,quantitative fitting relationships among various parameters,growth patterns and influencing factors of mud cracks by field survey,core observation and SEM analysis.The study shows that:(1) Mud crack growth can go through three stages,i.e.the syndiagenetic stage,the burial diagenetic stage(including early diagenetic stage,middle-late diagenetic stage) and the epidiagenetic stage.(2) Quantitative fitting relationships among various parameters allow a great significance to describe the spatial structure,the regional distribution and the growth environment of mud cracks.(3) Mud crack growth has three models,such as the unilateral growth model including the linear growth pattern,the curvilinear growth pattern and the bifurcation growth pattern,the multilateral growth model including the inteisectional growth pattern,the join growth pattern and the dispersed growth pattern,and the mixed growth model including the combination of any patterns listed above.(4) Modern mud crack growth usually undergoes four stages.Sand beds in sand-mud rhythmic strata can play a lubricative role on crack growth and provide enough sandy deposits for filling cracks.(5) Mud crack growth usually produces bifurcation and bifurcation angles which are mostly 120° or 90° that are related to sediment heterogeneity and released energy.(6)Factors affecting mud crack growth cover many aspects:clay content and salinity can control the number of mud cracks in different areas;terrain can control mud crack morphology;and different sedimentary cycles can control the growth patterns and filling models of mud cracks.  相似文献   

多裂纹扩展的扩展有限元法分析   总被引：1，自引：0，他引：1  

石路杨  余天堂 《岩土力学》2014,35(1):263-272

建立了求解多裂纹扩展的扩展有限元法。引入裂纹交叉汇合加强函数以分析多裂纹交叉汇合过程;在裂纹附近区域使用广义形函数,并引入线增函数消除混合单元,可有效地提高裂纹附近的精度;用砂浆法（线段-线段接触法）结合增广型Lagrange乘子法处理裂纹段的接触条件,可以精确地模拟裂纹面约束,并方便地求解控制方程。算例分析了两方面内容：（1）计算交叉裂纹体的应力强度因子,结果表明提出的方法精度高;（2）模拟多裂纹扩展及交叉汇合过程,模拟的裂纹扩展路径与试验结果吻合得较好,表明了方法的可靠性。  相似文献   

土-水特征曲线测定过程中潜在影响因素与异常现象研究   总被引：1，自引：0，他引：1  

杨钢  杨庆 《岩土力学》2014,299(2):397-406

基于压力板仪对相同制样参数的4个环刀试样与12个三轴试样进行土-水特征曲线（SWCC）试验,研究影响试验的各种潜在因素以及相关的异常现象。试验结果表明：即便是相同条件制备的试样,其SWCC之间也会存在差异性,这种差异与土的颗粒级配不良有直接关系,而与平衡时间无关;蒸发效应在SWCC试验中持续存在,并在平衡后期成为失水的主要因素,因此,对平衡条件应适当修正;试样的侧面防护对试样的SWCC影响显著,特别对于大高径比试样,蒸发效应将因其侧面防护脱离而成为失水的主要因素,严重影响SWCC的试验结果;横向裂纹这一异常现象并未影响SWCC测量结果,但其产生机制却可能反应了轴平移技术的不足,值得进一步研究。根据上述研究结果和其他相关试验成果,对SWCC试验提出建议和改进方法。  相似文献   

含双裂隙岩石裂纹演化机理的离散元数值分析   总被引：2，自引：0，他引：2  

蒋明镜  陈贺  张宁  房锐 《岩土力学》2014,35(11):3259-3268

采用离散单元法探讨了预制双裂隙岩石的裂纹演化机理。用近期从试验资料提取的无胶结厚度含抗转动能力的岩石微观力学模型和相应的离散单元法商业软件,模拟了含不同预制倾角的双裂隙岩石试样在单轴压缩作用下裂纹的扩展与贯通规律,揭示了裂纹演化的宏微观机理。同时,将离散元法DEM岩石试样的裂纹的扩展和贯通规律以及强度特性与室内试验结果进行了比较分析。结果表明,预制裂隙之间以及端点处的拉应力集中是导致裂隙岩石破坏的主要原因,且DEM数值试验得到裂纹的演化规律与室内试验结果较为一致。含30°的预制裂隙的岩石试样最容易起裂,含75°的预制裂隙的岩石试样最困难起裂,造成此种现象的原因可能是裂纹在垂直于主应力方向上的长度不同导致试样受拉区域大小不同。  相似文献   

模拟三维裂纹问题的多尺度扩展有限元法     

王振  余天堂 《岩土力学》2014,35(9):2702-2708

扩展有限元法模拟裂纹时独立于网格,因此该方法是目前求解裂纹问题最有效的数值方法。为了在计算代价不大的情况,实现大型结构分析中考虑小裂纹或提高裂纹附近精度,在裂纹附近一般采用小尺度单元,其他区域采用大尺度单元。提出了分析三维裂纹问题的多尺度扩展有限元法,在需要的地方采用小尺度单元。基于点插值构造了六面体任意节点单元。所有尺度单元都采用8节点六面体单元,这样六面体任意节点单元可方便有效地连接不同尺度单元。采用互作用积分法计算三维应力强度因子。边裂纹和中心圆裂纹算例分析结果表明,该方法是正确和有效的。  相似文献   

焦散线法在压剪裂纹应力强度因子测量中的应用          下载免费PDF全文

陈顺云  许昭永  杨润海  赵晋明  王赟赟  熊秉衡  王正荣 《地震学报》2005,27(4):452-458

从理论上分析了焦散线法在压剪裂纹应力强度因子测量中的应用,并利用焦散线法测量了有机玻璃标本中两组预制裂纹的应力强度因子. 该方法可综合考虑裂纹面上的摩擦作用、裂纹之间的相互影响和外载荷. 由于不需要了解边界条件,从而提高了测量的可信度.   相似文献   

标本非均匀性对岩石变形声发射时空分布的影响及其地震学意义   总被引：9，自引：1，他引：8       下载免费PDF全文

马胜利  雷兴林  刘力强 《地球物理学报》2004,47(1):127-131

基于一组实验结果,讨论了岩石标本的非均匀性（预存微裂纹和宏观裂纹）对声发射 时空分布的影响. 对比分析表明,预存微裂纹的存在使得破裂成核前声发射率快速增加、 b值表现出一种短期异常现象,即在下降背景上出现起伏,从而增加了破裂时间的可预报 性. 宏观结构（节理、层面等）的存在对声发射率和b值的影响与微裂纹相同,而且宏 观结构对声发射的空间分布具有控制作用,声发射丛集的宏观构造通常控制着未来的主破裂 . 这意味着宏观构造的存在使得主破裂的时间和位置预报成为可能.   相似文献   

SH波上方垂直入射时界面附近椭圆夹杂与裂纹的动态响应     

杨在林  许华南  黑宝平 《岩土力学》2013,34(8):2378-2384

采用Green函数、保角映射等方法分析SH波上方垂直入射时弹性半空间中椭圆形弹性夹杂与任意方位裂纹的相互作用。首先,求解含椭圆形弹性夹杂的弹性半空间内任意一点承受时间谐和出平面线源荷载作用时的位移基本解,即Green函数,再结合裂纹切割法构造裂纹,得到SH波上方垂直入射时椭圆夹杂和裂纹同时存在条件下的位移场与应力场。作为算例,给出大量的数值结果,探讨不同参数情况下弹性夹杂周边动应力集中系数（DSCF）、地表位移及裂纹尖端动应力强度因子（DSIF）的分布规律,结果表明不同参数的变化会对三者的分布带来一定的影响。  相似文献   

重力式海洋平台沉箱的断裂分析     

刘楠  王银邦  王欣 《中国海洋大学学报(自然科学版)》2012,(Z2):156-159,165

研究重力式海洋平台沉箱的表面裂纹最大深度,通过考虑沉箱有一个内表面裂纹,将问题简化为无裂纹重力式平台问题和带裂纹矩形板问题的叠加,应用有限元方法对重力式海洋平台无裂纹情形进行了静力分析,得到了与裂纹位置对应处的环向拉应力。计算裂纹矩形板的应力强度因子,得到海洋环境荷载下沉箱内表面裂纹的最大深度为0.066 8m,计算结果可供海洋平台的设计参考。  相似文献