本书主要介绍了针对实验室尺度典型断层系统的破坏过程、能量释放时空分布规律、事件频次-能量释放关系的斜率绝对值演变规律、位移反向区的时空分布规律、剪切应变陡降的时空分布和统计规律及黏滑过程等方面的数值模拟研究。
样章试读
目录
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前言
第1章 绪论 1
1.1 实验室尺度非均质模型 2
1.2 实验室尺度断层黏滑模型 3
1.3 典型断层系统试验研究进展及局限性 5
1.4 实际尺度断层系统数值模拟研究进展 8
1.5 本书内容 9
参考文献 9
第2章 FLAC-3D的介绍及二次开发方法 14
2.1 FLAC-3D的基本原理 14
2.2 本构模型 16
2.2.1 各向同性的线弹性模型 16
2.2.2 带拉伸截断的应变软化莫尔-库仑本构模型 17
2.3 FLAC-3D二次开发的两种方法 18
2.3.1 C++编程 19
2.3.2 FISH语言编程 19
2.4 FLAC-3D在与地震相关问题研究中的初步应用 24
2.5 非均质性对地震问题研究的重要性及单元非均质性的引入 25
2.5.1 非均质性对地震问题研究的重要性 25
2.5.2 单元非均质性的引入 26
2.6 FLAC-3D剖析 26
2.7 本章小结 27
参考文献 28
第3章 雁形断层力学行为数值模拟 30
3.1 雁形断层力学行为研究概述 30
3.2 计算模型及计算方案 38
3.3 两种典型雁形断层的破坏过程和应力-时步数目曲线 42
3.4 两种典型雁形断层的破坏模式及讨论 45
3.5 两种雁列区的贯通过程 48
3.5.1 挤压雁形断层的结果 48
3.5.2 拉张雁形断层的结果 51
3.6 两种雁列区贯通过程中的能量释放 53
3.6.1 挤压雁形断层的结果 53
3.6.2 拉张雁形断层的结果 56
3.7 雁列区贯通过程中的位移反向现象 59
3.7.1 监测节点位移演变的计算结果及分析 59
3.7.2 位移反向区的分布及演变规律 64
3.7.3 讨论 65
3.8 事件的频次-能量释放关系的斜率绝对值(b0值)的计算方法 67
3.9 拉张雁形断层的b0值的演变规律 70
3.9.1 断层活化和雁列区贯通阶段 70
3.9.2 应力峰前后阶段 70
3.10 挤压雁形断层的b0值的演变规律 71
3.10.1 断层活化和雁列区之外破坏区扩展阶段 71
3.10.2 雁列区贯通阶段 72
3.11 关于b0值的讨论 73
3.11.1 b0值不同表现的原因及条件 73
3.11.2 两种典型雁形断层相同及不同阶段的b0值演变规律对比 74
3.11.3 b0值的变化与结构变化之间的关系 76
3.12 断层间距对应力-时步数目曲线和破坏单元分布的影响 76
3.13 断层间距对雁形断层破坏过程的影响 78
3.14 断层间距对雁形断层破坏过程中能量释放的影响 81
3.15 断层内、外侧的剪切应变的演变规律 83
3.15.1 挤压雁形断层的结果 84
3.15.2 拉张雁形断层的结果 86
3.16 剪切应变陡降的时空分布及统计规律 89
3.17 雁列区贯通过程中剪切应变陡降的时空分布规律及断层间距的影响 92
3.17.1 挤压雁形断层的结果(方案5) 95
3.17.2 拉张雁形断层的结果(方案2) 97
3.17.3 断层间距或重叠量的影响 98
3.18 雁列区贯通过程中9种量的统计及断层间距的影响 98
3.18.1 挤压雁形断层的结果 105
3.18.2 拉张雁形断层的结果 105
3.19 关于剪切应变陡降的讨论 106
3.19.1 雁列区贯通过程中剪切应变陡降表现灵敏的原因 106
3.19.2 对物理试验中温度场结果的解释 107
3.19.3 探测异常的最佳位置 107
3.20 结论 108
3.20.1 关于雁形断层的变形破坏过程(方案2和方案5) 108
3.20.2 关于事件的频次-能量释放关系的斜率绝对值的演变规律(方案2和方案5) 109
3.20.3 关于位移反向区的时空分布规律(方案2和方案5) 110
3.20.4 关于剪切应变陡降的时空分布及统计规律以及断层间距的影响 110
参考文献 111
第4章 Z字形断层力学行为数值模拟 115
4.1 计算模型及参数取值 115
4.2 结果分析及讨论 116
4.2.1 破坏过程 116
4.2.2 能量释放的时空分布规律 119
4.2.3 标本整体b0值的演变规律 121
4.2.4 各条断层上b0值的分别统计结果 122
4.2.5 剪切应变陡降的时空分布规律 124
4.2.6 9种力学量的统计结果分析 126
4.2.7 各条断层上与剪切破坏有关的能量释放统计 129
4.2.8 各条断层上与拉伸破坏有关的能量释放统计 132
4.3 事件的定义及基于事件的统计结果 134
4.3.1 事件释放能量的计算方法 134
4.3.2 事件的数目与剪切破坏单元的数目的演变规律 134
4.3.3 事件与剪切破坏单元释放能量的最大值的演变规律 135
4.3.4 事件的最大尺寸的演变规律 137
4.3.5 事件的b0值的统计结果 138
4.3.6 大事件的释放能量之和、数目之和和尺寸之和的演变规律 139
4.3.7 基于大事件能量释放的断层活动顺序 141
4.4 结论 142
参考文献 143
第5章 典型断层系统黏滑过程数值模拟 145
5.1 摩擦强化-摩擦弱化模型 146
5.2 算例和结果 149
5.2.1 计算模型及方案 149
5.2.2 单一平直断层的结果(正方形单元) 154
5.2.3 两条交叉断层的结果(正方形单元) 157
5.2.4 拐折断层的结果(正方形单元) 160
5.2.5 雁形断层的结果(正方形单元) 163
5.2.6 断层宽度的单独影响(四边形单元) 166
5.2.7 不依赖于尺寸的结果(四边形单元) 167
5.2.8 动态加载的结果(四边形单元) 168
5.2.9 不同变形模式的结果(四边形单元) 170
5.2.10 拐折断层的结果(四边形单元) 171
5.2.11 试验验证(四边形单元) 172
5.3 结论 175
参考文献 176
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