雁列断层粘滑运动过程及其影响因素的数值模拟研究

摘要

雁列断层是常见的断层组合样式之一，其粘滑运动是地震发生的一种机制。数值模拟方法可以帮助捕捉到这一野外难以观测的现象。本文建立二维雁列断层模型,采用粘弹性力学参数,建立接触单元，模拟了十万年时间雁列断层粘滑运动过程（即地震的相关活动）及其影响因素，通过对不同参数的模型对比发现：　　（1）在边界挤压条件下，雁列断层呈现粘滑运动状态,断层的突然位错伴随着应力的突然下降。断层的最大位错为7.2米，平均地震的复发周期为4846年，与实际震例具有可比性。　　（2）断层位错的空间分布不均匀，受挤压速率和雁列断层重叠区域的双重影响：离断层重叠区域越近，离挤压边界越近，粘滑运动也最为剧烈，地震活动性越强，地震时断层位错量越大；相反，远离重叠区域，靠近断层尾端，离挤压边界越远，地震活动性就越弱，断层的位错量也越小。　　（3）在相同地质条件下，摩擦系数越小，地震发生的频率就越高，地震的复发周期越短，但位错量相对较小，容易发生震级较小的地震；摩擦系数越大，地震发生的频率越低，地震的复发周期越长，但是位错量相对较大，容易发生震级较高的地震。　　（4）在相同地质条件下，边界挤压速率越大，地震发生的频率就越高，地震的复发周期越短，位错量越大；边界挤压速率越小，地震发生的频率就越低，地震的复发周期越长，位错量相对较小，容易发生震级较低的地震。　　（5）当摩擦系数和边界挤压速率一定，断层间距从10公里逐渐增大到20公里时，断层的粘滑运动逐渐减弱，是因为断层间距过大，断层之间的相互作用降低，构造应力场变小的缘故。

目录

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第一章 绪 论

1.1国内外研究趋势及存在的问题

1.1.1断层的活动与地震之间的关系

1.1.2断层粘滑运动及岩石实验研究

1.1.3地震相关的数值模拟研究

1.2论文的主要研究内容

1.3论文的意义及创新

第二章 有限元数值模拟理论基础

2.1有限元方法的思想和特点

2.2 有限元软件中常见材料的本构关系

2.3有限元分析的基本步骤

2.4有限元接触问题分析

2.5 速度-状态摩擦本构定律

第三章 雁列断层粘滑运动特征

3.1模型设置

3.2 断层粘滑运动的时空演化特征

3.3地震复发周期

3.4实例验证

3. 5 小结

第四章 摩擦系数对雁列断层粘滑运动的影响

4.1摩擦系数对断层粘滑运动的影响

4.2摩擦系数对地震周期活动的影响

4.3 相关岩石实验对比

4.4 小结

第五章 挤压速率对雁列断层粘滑运动的影响

5.1挤压速率对断层粘滑运动的影响

5.2挤压速率对地震周期活动的影响

5.3相关岩石实验对比

5.4小结

第六章 几何结构对雁列断层粘滑运动的影响

6.1几何间距对断层粘滑运动的影响

6.2 几何间距对地震周期活动的影响

6.3 小结

第七章 结论与展望

7.1结论

1.雁列断层粘滑运动特征

2.雁列断层粘滑运动的影响因素

7.2存在的问题与展望

参考文献

致谢

作者简介

攻读学位期间所取得的相关科研成果