San Andreas断层的地震动力学环境的内在联系

摘要

本研究在San Andreas断层深部取一水平面，建立了走滑断层的平面应变弹性有限元模型，当远场的应力比从0增加至1时，分析断层内的最大主应力方向(与断层夹角Ψ)、断层内的应力比、有效摩擦系数相对于远场应力比的变化。rn 结果表明:对于给定的断层泊松比，随着远场应力比增大，断层内最大主应力由原来与断层近垂直的方向旋转至与断层近平行的方向，断层内应力比先增大到极大值再减小，而有效摩擦系数先减小到极小值再增大。且泊松比越大，断层内的最大主应力旋转越显著。根据库仑破裂准则(忽略内聚力)，如果岩石干摩擦系数取0.1~0.6，当断层内最大主应力方向与断层夹角Ψ为30°~42°时，破裂面沿着断层方向。有限元数值模拟结果给出:对于断层泊松比为0.45的情形，夹角Ψ为30°~42°时(此时破裂面沿着断层方向)对应的远场应力比约为0.5~0.55，对应的断层内的应力比正好处于极大值0.84附近，对应的断层有效摩擦系数处于极小值0.09附近(0.0873±0.0017);对于断层泊松比为0.35的情形，夹角Ψ为30°~42°时(此时破裂面沿着断层方向)对应的远场应力比约为0.75~0.8，对应的断层内应力比处于极大值0.92附近，对应的断层有效摩擦系数处于极小值0.04附近(0.0401±0.0007。这些结果表明，当断层处于临界破裂状态时，断层的动力学环境存在着内在的联系，断层内的泊松比、主应力方向、应力比、有效摩擦系数以及断层外的应力比等力学量相互关联。