研究了平面内剪切断层的自然破裂速度,特别是超 S 波速自然破裂是否存在的问题.采用经典的线弹性断裂力学模型,用1个平面内剪切裂纹沿自身所在的平面扩展,作为平面内剪切断层的模型.通过理论推导,把 Kostrov(1975)的解从低于瑞利波速度发 V_R 推广到高于 S波速度,得出了应力强度因子 K_2在α>v>β的条件下的解析式.对于泊松介质,K_2在(β,1.70β)为正实数,其中 v 为破裂速度,α为 P 波速度,β为 S 波速度.这表明(β,1.70β)这个范围是满足自发破裂条件的 v 的解的存在范围.对 v 在不同区间内 K_2的存在性、收敛性以及取值的正负进行了总结,得出以下结论:(1)平面内剪切裂纹的自然破裂速度 v 有3个物理区间,第1个在0和 V_R 之间,第2个在β和1.70β之间,第3个为α;(2)v 有两个物理“禁区”,第1个在 V_R 和β之间,第2个在1.70β和α之间,它们分别构成了破裂速度的屏障.导出的解析式不仅适用于经典模型,也适用于平面内剪切裂纹自然失稳扩展的各种其它派生模型(例如滑动弱化模型、重整化模型等),所采用的模型比起前人的稳态模型更接近实际情况.
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