实验室尺度典型断层系统力学行为数值模拟

图书标准信息

• 作者 王学滨
• 出版社 科学出版社
• 出版时间 2017-08
• 版次 31
• ISBN 9787030509468
• 定价 88.00元
• 装帧 平装
• 开本 其他
• 页数 179页
• 字数 226千字

【内容简介】

王学滨编著的实验室尺度典型断层系统力学行为数值模拟主要介绍了针对实验室尺度典型断层系统的破坏过程、能量释放时空分布规律、事件频次一能量释放关系的斜率保证值演变规律、位移反向区的时空分布规律、剪切应变陡降的时空分布和统计规律及黏滑过程等方面的数值模拟研究。本书可供从事计算力学、岩石力学、地质学、地震学、采矿工程等研究和应用的科研人员参。

精彩内容：

靠前章绪论来，随着计算机软、硬件技术水的不断发展，以有限元方为代表的数值计算方在地震研究中的应用越发得到重视。在过去很长一段时期内，尽管数值方在地壳应力场、应变场、地震前兆、迁移、危险区预测研究等方面发挥了积极的作用，但远未像野外观测、室内试验那样得到密切关注，数值计算一般声誉较低。客观地讲，数值计算具有其他研究手段不具备的先天优势，例如，节约人力、物力；正演、反演均可；可以复现过去，预测未来；各种参数提取方便，可以方便地开展参数的敏感研究；可以模拟在当前技术条件下难以开展的物理试验；可以检验有关的说，阐明复杂现象发生的机理及过程等。因此，人们探索及应用数值计算方的脚步从未停止。至今，尚未能找到量化预测强烈地震发生的运动学和动力学模型，也尚未发现控制其孕育、发生和发展的标志定量要素及边界条件和约束(滕吉文，2010)。因此，应该倡导在多要素约束下提取初始模型进行数值模拟，为此在综合分析的基础上可试图提出震级较强地震、强烈地震和大地震孕育和发生的强度(滕吉文，2010)。确实，实现上述目的，不能单靠数值模拟，优选的数值计算方应该与详实的观测数据、地质资料、岩石力学试验、相关的理论模型、计算机技术等有机地结合。很近，国外学者对主震及同震、震间、震后现象、短周期慢速滑动及其发生间隔、长期和短期现象等进行了成功的数值模拟(barbotetal.，2012；hibazakietal.，2012；nodaandlaputa，2013)，给地震预测带来了新的希望。在地震的数值模拟研究中，常针对具体的大尺度问题进行建模和分析(陶玮等，2000；王凯英和马瑾，2004；郑洪伟等，2006；陈玉香等，2007；李玉江等，2009；邓志辉等，2011a，2011b；郭婷婷和徐锡伟，2011；刘峡等，2014；袁杰和朱守彪，2014)。相比之下，少有研究人员针对实验室尺度断层系统开展建模及计算分析工作。相反，从事力学、岩土力学的研究人员更热衷于此。实际上，尽管实验室尺度断层系统的基本物理、力学参数已知，边界条件及加载条件明确，但实验室尺度断层系统的变形、破坏和黏滑的综合模拟并不容易。从物理试验中能观察到一系列复杂的物理、力学现象，例如，声发、破裂扩展、断层黏滑、稳滑、变形局部化、红外辐及回弹等。采用计算力学方，部分模拟上述复杂现象，是一项有意义的工作。实验室尺度断层系统的模拟有助于充分了解计算模型的特点及优劣；有助于深刻认识有关的现象，确定或否决一些说和推测；有助于为大尺度模型的成功模拟积累经验，并提供某些必要的技术基础；有助于发现新的力学量，从而探索地震预测的新途径。这些力学量即使在现有技术条件下难以从实验室或野外观测到，若能在不同的计算模型中得到反复的检验和确定，也将有广阔的应用前景。先在实验室尺度断层系统的数值模拟方面取得若干进展，再将该模型进行适当的推广和完善，开展大尺度问题的研究，是有益的尝试。

【目录】

前言
章绪论
1.1实验室尺度非均质模型
1.2实验室尺度断层黏滑模型
1.3典型断层系统试验研究进展及局限
1.4实际尺度断层系统数值模拟研究进展
1.5本书内容
参文献
第2章flac—3d的介绍及二次开发方
2.1flac—3d的基本
2.2本构模型
2.2.1各向同的线弹模型
2.2.2带拉伸截断的应变软化莫尔一库仑本构模型
2.3flac—3d二次开发的两种方
2.3.1c++编程
2.3.2fish语言编程
2.4flac—3d在与地震相关问题研究中的初步应用
2.5非均质对地震问题研究的重要及单元非均质的引入
2.5.1非均质对地震问题研究的重要
2.5.2单元非均质的引入
2.6flac—3d剖析
2.7本章小结
参文献
第3章雁形断层力学行为数值模拟
3.1雁形断层力学行为研究概述
3.2计算模型及计算方案
3.3两种典型雁形断层的破坏过程和应力—时步数目曲线
3.4两种典型雁形断层的破坏模式及讨论
3.5两种雁列区的贯通过程
3.5.1挤压雁形断层的结果
3.5.2拉张雁形断层的结果
3.6两种雁列区贯通过程中的能量释放
3.6.1挤压雁形断层的结果
3.6.2拉张雁形断层的结果
3.7雁列区贯通过程中的位移反向现象
3.7.1监测节点位移演变的计算结果及分析
3.7.2位移反向区的分布及演变规律
3.7.3讨论
3.8事件的频次—能量释放关系的斜率值（b0值）的计算方
3.9拉张雁形断层的b0值的演变规律
3.9.1断层活化和雁列区贯通阶段
3.9.2应力峰前后阶段
3.10挤压雁形断层的b0值的演变规律
3.10.1断层活化和雁列区之外破坏区扩展阶段
3.10.2雁列区贯通阶段
3.11关于b0值的讨论
3.11.1b0值不同表现的原因及条件
3.11.2两种典型雁形断层相同及不同阶段的b0值演变规律对比
3.11.3b0值的变化与结构变化之间的关系
3.12断层间距对应力—时步数目曲线和破坏单元分布的影响
3.13断层间距对雁形断层破坏过程的影响
3.14断层间距对雁形断层破坏过程中能量释放的影响
3.15断层内、外侧的剪切应变的演变规律
3.15.1挤压雁形断层的结果
3.15.2拉张雁形断层的结果
3.16剪切应变陡降的时空分布及统计规律
3.17雁列区贯通过程中剪切应变陡降的时空分布规律及断层间距的影响
3.17.1挤压雁形断层的结果（方案5）
3.17.2拉张雁形断层的结果（方案2）
3.17.3断层间距或重叠量的影响—
3.18雁列区贯通过程中9种量的统计及断层间距的影响
3.18.1挤压雁形断层的结果
3.18.2拉张雁形断层的结果
3.19关于剪切应变陡降的讨论
3.19.1雁列区贯通过程中剪切应变陡降表现灵敏的原因
3.19.2对物理试验中温度场结果的解释
3.19.3探测异常的佳位置
3.20结论
3.20.1关于雁形断层的变形破坏过程（方案2和方案5）
3.20.2关于事件的频次—能量释放关系的斜率值的演变规律（方案2和方案5）
3.20.3关于位移反向区的时空分布规律（方案2和方案5）
3.20.4关于剪切应变陡降的时空分布及统计规律以及断层间距的影响
参文献
第4章z字形断层力学行为数值模拟
4.1计算模型及参数取值
4.2结果分析及讨论
4.2.1破坏过程
4.2.2能量释放的时空分布规律
4.2.3标本整体b0值的演变规律
4.2.4各条断层上b0值的分别统计结果
4.2.5剪切应变陡降的时空分布规律
4.2.69种力学量的统计结果分析
4.2.7各条断层上与剪切破坏有关的能量释放统计
4.2.8各条断层上与拉伸破坏有关的能量释放统计
4.3事件的定义及基于事件的统计结果
4.3.1事件释放能量的计算方
4.3.2事件盼数目与剪切破坏单元的数目的演变规律
4.3.3事件与剪切破坏单元释放能量的优选值的演变规律
4.3.4事件的优选尺寸的演变规律
4.3.5事件的b0值的统计结果
4.3.6大事件的释放能量之和、数目之和和尺寸之和的演变规律
4.3.7基于大事件能量释放的断层活动顺序
4.4结论
参文献
第5章典型断层系统黏滑过程数值模拟
5.1摩擦强化—摩擦弱化模型
5.2算例和结果
5.2.1计算模型及方案
5.2.2单一直断层的结果（正方形单元）
5.2.3两条交断层的结果（正方形单元）
5.2.4拐折断层的结果（正方形单元）
5.2.5雁形断层的结果（正方形单元）
5.2.6断层宽度的单独影响（四边形单元）
5.2.7不依赖于尺寸的结果（四边形单元）
5.2.8动态加载的结果（四边形单元）
5.2.9不同变形模式的结果（四边形单元）
5.2.10拐折断层的结果（四边形单元）
5.2.11试验验证（四边形单元）
5.3结论
参文献