本文關(guān)鍵詞：數(shù)值模擬靜態(tài)應(yīng)力擾動下的斷層失穩(wěn):結(jié)果分析兼與Dieterich模型和Coulomb模型的對比

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【摘要】：基于大量巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn),Dieterich和其他研究者(Dieterich,1978;Ruina,1983)首先提出了描述巖石摩擦過程的速率-狀態(tài)摩擦定律(R-S摩擦定律).如今R-S摩擦定律已成為研究地震成核等地震演化機(jī)制的有效手段.Dieterich(1992,1994)最早提出了描述受靜態(tài)剪應(yīng)力擾動后斷層失穩(wěn)時間提前或推后的余震觸發(fā)機(jī)制的解析模型.現(xiàn)在Dieterich模型已經(jīng)成為解釋余震隨時間衰減規(guī)律的Omori定律等地震觀測現(xiàn)象的有力工具.與之相對應(yīng),廣泛使用的Coulomb應(yīng)力失穩(wěn)模型也可以給出斷層受到靜態(tài)剪應(yīng)力擾動后,斷層失穩(wěn)時間的提前和推后量.Dieterich模型和Coulomb應(yīng)力失穩(wěn)模型基于不同的物理方法,所以在進(jìn)行地震危險性評估時,二者均有各自的局限性.本文利用R-S摩擦定律控制的1-D彈簧-滑塊模型,模擬計算了理論地震循環(huán)以及在不同靜態(tài)剪切應(yīng)力擾動下,失穩(wěn)時間的提前和推后量的變化情況,然后將計算得到的時間提前和推后量分別與Dieterich模型和Coulomb模型的相應(yīng)計算結(jié)果進(jìn)行了定量化對比和差異性分析,并給出了相應(yīng)的解釋.數(shù)值模擬結(jié)果顯示,對于R-S摩擦定律在參數(shù)不變的條件下,斷層模型失穩(wěn)時間的提前和推后量的大小強(qiáng)烈依賴于靜態(tài)剪應(yīng)力擾動的大小和作用時間,而且絕對值相同的正、負(fù)向靜態(tài)剪應(yīng)力擾動造成的失穩(wěn)時間的提前和推后量的變化情況并不完全一致.在震后松弛/滑移階段和閉鎖階段,時間提前和推后量是常數(shù),且隨靜態(tài)剪應(yīng)力擾動絕對值的增大而增大,兩者的比值接近于1.0,這與Dieterich模型和Coulomb模型的結(jié)果是一致的,相應(yīng)的差值小于兩模型結(jié)果的10%.而在自加速階段,模擬計算結(jié)果則存在與Dieterich模型和Coulomb模型結(jié)果不同的特征.首先,在自加速階段模擬計算結(jié)果均偏離Coulomb模型,而且時間提前和推后量的比值小于1.0,相異于Coulomb模型的論斷.不過當(dāng)受到正向靜態(tài)剪應(yīng)力擾動后,Dieterich模型的結(jié)果和模擬計算結(jié)果是一致的,最大相差量不超過Dieterich模型結(jié)果的7%,可接近0.對于負(fù)向靜態(tài)剪應(yīng)力擾動,當(dāng)其絕對值較小時,Dieterich模型的結(jié)果很接近模擬計算結(jié)果,相差量不超過該結(jié)果的14%.但對于絕對值較大的情況,模擬計算結(jié)果遠(yuǎn)大于Dieterich模型的結(jié)果,最大可達(dá)Dieterich模型結(jié)果的35倍,這是由于負(fù)向靜態(tài)剪應(yīng)力擾動后使得Ω=δ·θ/dc郘1的條件不再成立,進(jìn)而使得Dieterich模型不再成立.總的來說,與模擬計算相比Dieterich模型可以很好地描述1-D斷層受擾后失穩(wěn)時間提前和推后量的變化情況,并且可以體現(xiàn)出正、負(fù)靜態(tài)剪切應(yīng)力擾動后失穩(wěn)時間提前量和推后量變化的差異性,而Coulomb模型則不能完整地給出受到靜態(tài)剪應(yīng)力擾動后斷層失穩(wěn)時間提前或推后的估計值.
【作者單位】： 中國科學(xué)院大學(xué);
【關(guān)鍵詞】： 速率-狀態(tài)摩擦定律 靜態(tài)剪應(yīng)力擾動 Coulomb應(yīng)力失穩(wěn)模型 Dieterich模型 失穩(wěn)時間提前量 失穩(wěn)時間推后量
【基金】：國家基金委(41574040);科技部《中國—東南亞毗鄰區(qū)大震活動地球動力學(xué)研究》(2015DFA21260) 中國科學(xué)院創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目(KZZD-EW-TZ-19)共同資助
【分類號】：P315.8
【正文快照】： We first use the 1-D spring-slide block model governed by the R-S law to simulate earthquakecycle and triggered seismic activities caused by different static shear stress changes.Then wecompare the simulation results separately with the solutions given b

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本文編號：512386