Extended finite element framework for fault rupture dynamics including bulk plasticity     

Fushen Liu  Ronaldo I. Borja 《国际地质力学数值与分析法杂志》2013,37(18):3087-3111

We present an explicit extended finite element framework for fault rupture dynamics accommodating bulk plasticity near the fault. The technique is more robust than the standard split‐node method because it can accommodate a fault propagating freely through the interior of finite elements. To fully exploit the explicit algorithmic framework, we perform mass lumping on the enriched finite elements that preserve the kinetic energy of the rigid body and enrichment modes. We show that with this technique, the extended FE solution reproduces the standard split‐node solution, but with the added advantage that it can also accommodate randomly propagating faults. We use different elastoplastic constitutive models appropriate for geomaterials, including the Mohr–Coulomb, Drucker–Prager, modified Cam‐Clay, and a conical plasticity model with a compression cap, to capture off‐fault bulk plasticity. More specifically, the cap model adds robustness to the framework because it can accommodate various modes of deformation, including compaction, dilatation, and shearing. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.  相似文献   

全珊瑚骨料海水混凝土力学性能试验研究   总被引：3，自引：1，他引：2  

糜人杰  余红发  麻海燕  达波  袁银峰  张小平  朱海威  窦雪梅 《海洋工程》2016,34(4):47-54

为了探讨全珊瑚骨料海水混凝土的基本力学性能,并比较其与普通混凝土和轻集料混凝土的差异,通过实验系统测定了珊瑚混凝土的基本力学性能,建立了其轴心抗压强度(f_(c,m))、劈裂抗拉强度(f_(sp,m))、抗折强度(f_(t,m))与立方体抗压强度(f_(cu,m))之间的线性关系与计算公式。结果表明:在强度等级C20~C50的范围内,珊瑚混凝土的f_(c,m)和f_(sp,m)分别比普通混凝土的f_(c,m)和f_(sp,m)高出10%~48%和9%~33%,随着强度等级的提高,两种混凝土之间的差距在减小。珊瑚混凝土的f_(t,m)与普通混凝土的ft,m之间的差异规律与强度等级有关,较低强度等级的C30珊瑚混凝土ft,m比普通混凝土的f_(t,m)要高4%,而较高强度等级的C55珊瑚混凝土f_(t,m)比普通混凝土的f_(t,m)低13%。较高强度等级的C50珊瑚混凝土f_(c,m)、f_(sp,m)和f_(t,m)分别比页岩陶粒轻集料混凝土的f_(c,m)、f_(sp,m)和f_(t,m)低11%、0.9%和4%。  相似文献   

1948年川西理塘 M7. 3地震地表破裂特征及Riedel剪切构造分析     

刘亢  李岩峰  郭辉文  张迎峰 《地质学报》2021,95(8):2346-2360

1948年川西理塘M7. 3地震是川滇菱形块体内部近一个世纪以来发生的震级最大的走滑型地震。在对此次同震地表破裂进行详细调查基础上,利用差分GPS对同震地表破裂带进行了精确测量与统计分析。结果揭示该地表破裂的现存长度为36 km,北端始于无量河以北,往东南沿藏坝盆地北东缘、德巫盆地东南缘,延伸至德巫乡北,分为南、北两段,而在交德附近存在约3 km长的地表破裂空区。对同震地表破裂的线密度和同震水平位错量进行分段统计后揭示,此次地震的宏观震中应位于德巫盆地中部交德东南约4~5 km处。对理塘同震地表破裂的Riedel剪切分析结果指示,该破裂带主要由R剪切组成,以发育雁列状排列的挤压鼓包(Push- up)为主要特征,伴有少量R′剪切与T裂缝,缺少P型与X型剪切。其中R剪切占95%以上,其在藏坝段(北段)的优势方向为318°,德巫段(南段)为315°,整条地表破裂带的R剪切平均方向为316°。同时发现,此次地震形成的雁列状挤压鼓包主要以平缓的“弧形”为主,这与1981年道孚MS 6. 9地震和2010年玉树MS 7. 1地震地表破裂带中出现大量反“S”形挤压鼓包有所不同,推断与走滑断裂滑动速率密切相关。沿强滑动速率走滑断层地震破裂带的Riedel剪切发育会更为完善,挤压鼓包也更发育,易形成反“S”形,反之则以平缓的“弧形”为特征。综合分析认为,1948年理塘同震地表破裂带的展布主要受藏坝盆地与德巫盆地控制,而且藏坝段(北段)与德巫段(南段)的R剪切方向存在偏差,这可能与两个拉分盆地的发育程度有关。  相似文献   

Modelling of earthquake rupturing as a stochastic process and estimation of its distribution function from earthquake observations     

Z.-M. Yin  G. Ranalli 《Geophysical Journal International》1995,123(3):838-848

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三维断层生长的自相似问题   总被引：2，自引：0，他引：2  

周蕙兰  陈玮 《地球物理学报》1990,33(1):106-110

本文使用简捷的数学推导,将Fukao和Furumato（1985）的二维断层自相似结构模型推广到三维情况,相应地解释了前震与主震的能量比、主震与最大余震的震级差、大小地震比值b等地震学统计规律.  相似文献   

水对受力岩石变形破坏宏观力学效应的实验研究   总被引：52，自引：0，他引：52       下载免费PDF全文

陈钢林  周仁德 《地球物理学报》1991,34(3):335-342

为了了解水对受力岩石的宏观力学效应,在MTS电液伺服材料试验系统上,对不同饱水度的砂岩、花岗闪长岩、灰岩和大理岩进行了单轴压缩试验,取得了这几种岩石的单轴抗压强度和弹性模量随饱水度变化的定量结果.结果表明,水对受力岩石的力学效应与岩石中的含水状态是密切相关的,自然状态的砂岩、花岗闪长岩浸水后,其峰值强度和弹性模量随饱水度的增加而迅速衰减,当饱水度达到某一定值时,这两种岩石的峰值强度和弹性模量基本稳定下来;文中用函数Y=Aexp（-Bx）+C对实验结果进行了最小二乘法拟合.实验中求得水饱和状态和自然状态砂岩的泊松比并没有明显差异,说明在宏观上水对该种岩石受力变形的作用是各向同性的.通过10^-5/s和10^-4/s两种不同应变率试验,发现水对受力岩石的力学效应具有时间依赖性,这一特点说明仅从有效应力原理来考虑水对受力岩石的力学效应是不够的,而应考虑应力腐蚀这样复杂的过程.此外,大理岩的试验结果表明,水对受力的碳酸盐类岩石的作用机理是一个值得进一步探讨的问题,它与水对受力的含SiO₂类岩石相比,可能存在差异.  相似文献   

压剪应力场中组合裂纹非共面破裂特征的实验研究          下载免费PDF全文

余恒文  宋锦良 《地球物理学报》1995,38(5):683-687

通过实验力学方法研究了几种典型组合裂纹非共面破裂特征．实验结果表明，在双轴加载条件下，脆性材料内部的初始不闭合裂纹在受力闭合之前出现新裂纹，扩展裂纹中不仅有张性裂纹，而且有剪切裂纹，部分甚至还出现逆向剪切裂纹．对单轴加载和双轴加载两种条件下裂纹的破坏规律作了比较．  相似文献   

1500年宜良地震地表形变带的考证   总被引：2，自引：0，他引：2  

俞维贤  申旭辉 《地震研究》1995,18(4):405-411

据历史记载１５００年在宜良一带发生了一次强烈地震，由前人对该次地震无较详细的现 场实地考查资料，因此对这次地震认识说法不一。１９９２年作者对该次地震进行了实地考证。发现和确认了这次地震十分丰富的地震地表形变带，现存长度达８１公里，最大左旋水平位错量９至１１米。研究结果表明该次地震的发震构造为小新街－徐家渡断裂，震级接近８级。  相似文献   

昆仑山口西8.1级地震地表破裂参数相互关系的新认识          下载免费PDF全文

田勤俭  张立人  郝平  王赞军  王志才 《地震地质》2005,27(1):20-30

地震地表破裂带调查表明,昆仑山口西 8. 1级地震的破裂长度为 426km,最大水平位移6m左右,地震破裂位移的分布明显地受断层活动段控制。该次地震的破裂长度远大于统计值,文中应用地壳极限线应变的概念,通过比较中国大陆内部几次走滑型强震的地震破裂最大位移与破裂长度的关系,论述了昆仑山口西 8. 1级地震中各次级段破裂的相对独立特征,认为该次强震不是一次整体性破裂事件,而是由连续触发的几次地震组成  相似文献   

Fault induced permanent ground deformations: Experimental verification of wet and dry soil, numerical findings’ relation to field observations of tunnel damage and implications for design     

Jrgen Johansson  Kazuo Konagai 《Soil Dynamics and Earthquake Engineering》2007,27(10):938-956

Few building codes contains provisions fault surface ruptures and accompanying soil deformations which constitutes a great risk to human lives, buildings and infrastructure. A numerical and experimental comparison show a fair agreement of result. Analysis of “real” scale show the how water increases the incompressibility of wet soil causing shear deformations to become larger and conjugate ruptures to appear for reverse faults. Field observations and numerical analysis indicates that horizontal compression of soil surrounding underground structures should be taken into account in design.  相似文献