基于动力系统结构稳定性的共轭剪切破裂-地震复合模型

论文摘要

地壳中岩体破坏、断层形成与地震诱发具有成因联系,其中"X"型共轭剪切破裂与地震发生关系密切。为此,基于动力系统结构稳定性理论和孔洞岩体蝶形破坏理论,构建了"X"型共轭剪切破裂-地震复合模型,推导了破裂尺寸计算公式,给出了地震释放能量的计算方法。用动力系统理论解释了破裂扩展尺寸与地震能量释放存在的定量对应关系,从理论上完整阐述"X"型、"V"型和"Y"型共轭破裂特征的生成及演化力学机理,推演出共轭剪切破裂扩展和伴随地震发生的重要物理力学现象及规律。研究结果表明:在高偏差应力场作用下的地下软弱异性体周围岩体满足摩尔-库仑剪切破坏条件发生破坏,形成蝶形破坏区,即花瓣形破坏区,随着蝶形破坏区的扩展,会形成以软弱异性体为中心的显性或隐性X型共轭剪切破裂;软弱异性体周围岩体强度特征变化,使得共轭破裂表现出"X","V","Y"型共轭特征;在一定地应力和围岩环境中,地壳软弱异性体及其周围岩体构成的非线性动力系统,对于地应力和地层强度的变化具有敏感依赖性,即共轭剪切破裂的扩展尺寸和地震释放的能量具有相互伴生的指数型变化特征,相同的应力扰动在不同的构造应力场作用下引发共轭剪切破裂一次性扩展的尺度不同,会引发不同级别的地震,存在着非敏感依赖区域向敏感依赖区转化的特征拐点。

论文目录

• 1 蝶形花瓣逆定理及其内涵
•   1.1 岩体的蝶形破坏
•   1.2 Leau-Fatou花瓣逆定理
•   1.3 共轭剪切破裂-地震模型及其地震能计算
•     1.3.1 共轭剪切破裂长度Rmax的计算模型
•     1.3.2 共轭剪切破裂-地震能量的计算
• 2“X”型共轭剪切破裂形成机理及演化
•   2.1“X”型共轭剪切破裂的形成机理
•   2.2“X”型共轭剪切破裂的演化特性
•   2.3“X”型、“Y”型与“V”型共轭剪切破裂特征的成因
• 3 地震与“X”型共轭剪切破裂一次性扩展尺寸的关系
• 4 自然地震对微小应力的敏感依赖
• 5 结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 乔建永,马念杰,马骥,赵志强,郭晓菲,师皓宇

关键词: 花瓣逆定理,蝶形,共轭剪切破裂,地震,能量

来源: 煤炭学报 2019年06期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅰ辑,基础科学

专业: 地质学,地球物理学

单位: 中国矿业大学(北京)能源与矿业学院,北京邮电大学理学院,华北科技学院安全工程学院

基金: 国家自然科学基金资助项目(51704294,51434006),中央高校基本科研业务费资助项目(3142018022)

分类号: P315

DOI: 10.13225/j.cnki.jccs.2019.0124

页码: 1637-1646

总页数: 10

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