基于应变能变化的芦山强震同震效应的数值模拟

芦山地震发生后,川滇地区主要活动断裂的地震活动趋势变化值得关注.本文基于川滇地区的三维非线性有限元模型,利用地震矩张量反演的断层节面性质及震级与破裂长度、同震位错量的经验公式,从应变能积累/释放角度分析地震的发生对川滇地区主要断裂的同震加卸载效应.初步结果表明,在33条断裂段中,有17条表现为同震加载效应,15条表现为卸载效应,1条影响不明显.地震的发生造成马尔康断裂、岷江断裂加载效应较强.但需要注意的是,滇西、滇西南地区主要活动断裂表现出群体性的加载效应.     

两次于田M_S7.3地震间应力触发作用及2014年于田地震的发生对周缘断层的影响

基于青藏高原及邻区的三维粘弹性有限元模型,讨论2008年于田MS7.3级地震与2014年于田MS7.3级地震之间的关系,并研究2014年于田MS7.3级地震的发生造成周围断层的库仑破裂应力变化。初步结果表明:1)2008年于田MS7.3级地震在2014年于田MS7.3级地震震中滑动方向上产生的库仑破裂应力变化高于地震触发的阈值0.01 MPa,存在明显的触发作用。在视摩擦系数分别取0.4和0.6时,震源区同震库仑破裂应力变化为0.0167 MPa和0.0170 MPa;而考虑粘弹性松弛作用时产生的库仑应力增加量分别为0.0187 MPa和0.0194 MPa。结合断裂带构造应力年累计速率的结果,2008年于田地震的发生造成2014年于田地震提前21.4~24.9 a;2)在较短的时间尺度内,对于距离相近的两次地震之间,同震产生的应力变化远大于粘弹性松弛效应产生的变化;3)2014年于田MS7.3级地震的发生造成阿尔金断裂中北段、玛尼—玉树断裂中段、东昆仑断裂西段、柴达木北缘断裂东段、西秦岭北缘断裂西段等不同程度的加载效应,地震危险性有所增强。其中阿尔金断裂中段库仑应力增加最为明显,最大达2.8×10–3 MPa;玛尼—玉树断裂中段次之,应力增加量最大达5.6×10–4 MPa;东昆仑断裂西段应力增加量最大达4.75×10–4 MPa。而玛尼—玉树断裂西段库仑破裂应力最大卸载量达3.6×10–3 MPa。     

基于三维粘弹性有限元研究汶川地震对川滇地区的震后影响

在考虑川滇地区地壳介质的横向分块、纵向分层特征,及汶川地震同震断层面静态位错上下盘非对称性的基础上,构建川滇地区地壳三维粘弹性有限元模型,研究了汶川地震对川滇地区的震后影响。结果表明:(1)震后10 a由于介质粘弹性松弛效应产生的远场水平变形在川滇菱形地块内部约0~20 mm,对其北部影响较大,南部较小,其产生的远场垂直变形较小,在川滇菱形地块大部分区域表现为0~4 mm的上升;(2)离发震断层较近的鲜水河断裂、东昆仑断裂,震后水平和垂直形变呈现高梯度带;(3)为了和汶川地震之后川滇地区强震活动进行对比,计算了主要块体边界活动断裂水平应力状态和库仑破裂应力变化。从同震及震后位移场空间分布特征、应力状态反映的断层活动特征及库仑破裂应力变化反映的断层面应力加卸载情况来看,与该区域强震活动分布在空间上存在一定的相关性。     

青藏高原东北缘活动断裂剪切模量及应力状态数值模拟

作为控制断层两盘相对运动的重要因素,断裂带介质力学性能与断层面上的滑动速率及应力状态、区域地壳运动速度场等密切相关.受印度板块北东向推挤以及阿拉善地块和鄂尔多斯地块的阻挡作用,青藏高原东北缘构造变形复杂.本文在综合区域动力学环境、活动断裂空间展布以及下地壳黏滞性结构的基础上构建了青藏高原东北缘三维有限元动力学模型;以GPS速度场为约束模拟研究了断层剪切力学性能对区域地壳运动速度场图像的控制作用,进而在最优模型基础上分析了当前青藏高原东北缘不同断裂的应力状态.结果显示：阿尔金断裂东段和广义海原断裂对区域地壳运动速度场控制作用强烈,但二者剪切力学性能相反,阿尔金断裂东段断层剪切模量与周边地壳介质相当,而广义海原断裂断层剪切模量可低至周边地壳介质剪切模量的1/10000;六盘山断裂和西秦岭北缘断裂对区域地壳运动速度场的控制作用较弱,模拟结果显示二者均具有较强的剪切力学性能.基于最佳模型的应力状态分析指出：阿尔金断裂东段,广义海原断裂西段的木里—江仓断裂、中段的金强河—毛毛山—老虎山断裂、东段的六盘山断裂,以及西秦岭北缘断裂中西段当前应力率水平较高,且与前人给出的青藏高原东北缘高闭锁区域吻合.动力学上的高应力率与运动学上的强闭锁良好吻合,预示着这些断裂是地震危险分析值得关注的区域.     

川滇地区主要断裂带上的库仑应力变化及其对地震危险性的指示

文中基于弹性位错理论与黏弹性分层介质模型,考虑川滇地区及邻区历史强震的同震位错与震后黏弹性松弛效应的影响,计算给出了1515年永胜M7. 8地震以来川滇地区主要块体边界断裂带与构造块体内部的库仑应力变化。计算结果显示,鲜水河断裂带南段、安宁河断裂带、小江断裂带北段、龙门山断裂带南段、楚雄-建水断裂带与小江断裂带的交会处、理塘断裂带沙湾段等断裂带上的库仑应力增加显著(≥0. 1MPa)。同时,块体内部川滇藏交界区的库仑应力增加同样显著。综合地震空区、地震活动性参数及文中所给出的应力场变化结果分析认为,安宁河断裂带、小江断裂带北段、鲜水河断裂带南段、龙门山断裂带南段和川滇藏交界区未来的强震危险性值得密切关注。文中研究结果可为川滇地区未来的地震危险性分析提供力学参考。     

青藏高原东北缘活动断裂剪切模量及应力状态数值模拟

正作为控制断层两盘相对运动的重要因素,断裂带介质力学性质与断层面上的滑动速率及应力状态、区域地壳运动速度场以及强震危险性判定等密切相关。从物理上,断层力学性质可以理解为断层面两盘之间的摩擦系数或断裂带的剪切模量,但这一参数很难从野外观测的角度定量给出。研究中通常通过以下两种确定方式,一种是根据地质上关于断层活动的认识做定性判     

钻孔应变观测影响因素的数值模拟分析

利用有限元数值模拟方法,研究在非均匀地应力作用下,钻孔开挖前后区域应力场的变化特征,并探讨钻孔开挖后岩石、水泥、探头的弹性模量、泊松比及水泥的厚度与膨胀系数的变化对分量应变及面应变观测的影响。研究结果表明：钻孔开挖造成区域应力场扰动的范围大概为1.5倍孔径。在“探头 水泥环 围岩”系统中,各参数的变化对应变观测的影响程度不同,但分量应变对外界载荷的响应趋势基本一致。在均匀地应力作用下,水泥厚度对应变的影响与水泥的弹性模量有关,且随着水泥膨胀系数的增加,面应变存在减小的趋势。     

三峡水库地区构造应力场特征三维黏弹性数值模拟

利用三峡水库地区地壳三维黏弹性有限元模型,定量研究区域构造应力场空间分布特征,为三峡库区地震危险性评价提供库区构造应力场的相关信息. 1 方法 根据多学科观测资料,建立三峡水库地区地壳三维黏弹性有限元模型.