耦合形变—扩散对蠕动传播事件引起的水位变化的影响

本文利用线性弹性饱水多孔介质中平面应变剪切位错以速度V平隐运动时产生孔隙压力的耦合形变-扩散解,研究了与间歇性蠕动有关的井水位变化。对于大的Vr/2c(其中r是距位错的距离、c是扩散率),其解接近于Wesson(1981)分析由蠕动事件引起的水位变化所使用的去耦弹性解的形式。这两个解之间的差在距断层平面10个扩散长度内(20c/V)是显著的。更准确地说,耦合解预示着位错后面的孔隙压力改变符号,并在数量上比去耦解预期的要小的多。对于泊松比是0.3、Skempton系数为0.8以及剪切模量为30GPa的非泄漏介质,在V=1公里/天、C=1.0米~2/秒时,耦合解预示每滑动一毫米,最大孔隙压力变化13.7kPa(173毫巴)。耦合解的频谱被限制在一个中心值与V成正比和与从观测点到断层的距离大约成反比的频带上。因此,接近断层平面,耦合解占用的频带可能超过了水井反应的范围。耦合解能用来解释Johnson(1973)观测到的和由Wesson(1981)用去耦解模拟的同一与蠕动有关的水位变化。尽管在岩石材料特性和蠕动事件速度方面存在着不确定性,但耦合解预报的水位变化在幅度上可与实际观测到的变化相比。