用块体应变能预测强震位置与震级研究.doc

用块体应变能展望强震地点与震级的研究 用块体应变能展望强震地点与震级的研究 用块体应变能展望强震地点与震级的研究 用块体应变能展望强震地点与震级的研究 纲要：综合地质结构、岩体力学性质、应力应变状态及其演化历史等各样要素将其统归为应变能累积特色对强震活动进行研究。对利用形变空问特色变化判断强震震源区地点的方法进行了议论并确认其可行性，提出估量块体应变能的方法。由新结构区分块体界限、地壳测深确立底面从而确立块体体积、形变丈量确立年均匀应变速率、地壳速度构 造确立弹性常数、 历史强震确立能量累积起点 （开端时问），由此估量块体累积总应变能，从而依照能量估量地震震级。 最后以实例阐述应变能累积特色对强震地点和震级展望的优秀成效以及对地震安全一性评论的重要意义。 重点词：活动块体；应变能；巴颜喀拉块体；川滇菱形块体；强震危险区；汶川地震 中图分类号： P315. 32 文件表记码： A 文章编号： 1000-0666（ 2015） Ol-0105-09 前言 地震安全性评论的一个重要内容是确立潜伏震源区的 地点及最大震级，这直接影响抗震布防要求确实定。布防过 高，将使工程造价猛增；布防偏低，将会付出凄惨的代价。 《工程场所地震安全性评论》 （ GB17741-2005）为工程场所 地震安全性评论拟订了一系列原则、标准和方法，此中规定 了怎样利用结构地质、大地形变丈量、地球物理场以及历史 地震等进行研究。过去研究多分别用地应力或应变（形变） 进行地震展望研究，极罕有人进行综合考虑。理论及实验研 究显示，潜伏震源区的地点和最大震级不单与结构和历史地 震有关，更与应力状态，包含方向、大小、增添快率、集中 地点等，以及岩体自己性质，包含强度、杨氏模量、应变大 小及增添速率、裂痕（断层）大小和数目等有关，同时还与 作用方式有关。许昭永等（ 2010）综合各样要素，将其统归 为一个物理量――应变能累积开释特色进行初步研究。陈祖 安等（ 2009）以应变能密度的空间散布议论 2008 年汶川 8.0 级地震孕震机理。本文将进一步以实例阐述怎样简易正确地 计算活动块体应变能，并将其应用于潜伏强震区及其最大震级的展望研究。 应变能密度及破碎判据 依照尹祥础（ 2011）固体力学的阐述，块体应变能（积 累） 1.1 应变能密度 1.1.1 完好块体应变能密度 对于线弹性体，应变能密度为 1.2 破碎判据 最简单的判据就是当 K≥ Kc 时，裂纹开始失稳扩展（破 裂）。 Kc 为断裂韧性，是资料的一个重要参数，表示裂纹开始失稳扩展时应力强度因子的临界值。 更常用的破碎判据是应变能密度因子和能量开释率，二者实质上是一致的，不过表述方式不一样。应变能密度因子准则 以为，裂纹沿最小应变能密度因子 Smin 的方向扩展，即沿知足条件 的方向扩展； 当 Smin 达到必定的临界值 Sc时，裂纹开始失稳扩展。即 对于完好岩石的剪切损坏，一般用库仑准则，其也合用于塑性损坏，或用于判断结构体沿脆弱面滑动损坏。 参照顾变能密度因子判据和最大能量开释率准则，当所累积应变能密度达到或超出块体同一地区资料所能蒙受的 极限（临界）值时，即发生局部损坏或破碎（地震） 。 对于强震地点和震级的展望方法 2.1 潜伏震源区地点展望 发震地点展望， 有多种方法可行。 如梅世蓉等 （2009）、薛艳等（ 2009）和陈章立等（ 2009）就以中强地震的时空活 动特色确立汶川地震的发震地点，李延兴等（ 2009）则以为汶川地震发生在剪切应变高梯度变化区。笔者更偏向以现代 形变特色区确立强震地点。强震前会出现一系列地形变方面的特色变化，强震就发生在应变集中区或高应变梯度区（或其周边）。但常常有几个应变集中区或高应变梯度区，终究 哪个区先发生强震需另行研究（李延兴，郭良迁， 2002）。 这方面资料好多，且技术较为成熟（许昭永等， 2010），本 文不再赘述。 利用形变场的空间特色判断强震发生地点直观、简易， 所以本文其实不重申用应变能密度的空间散布来判断强震位 置。 2.2 潜伏强震震级展望 上述几种理论计算并不是都能运用于实质观察中。为方便 正确的利用（ 1）～（ 3）式估量块体应变能，这里再作几项 假定： 1）应力及应变速率都为常数，并且应力和应变速率也为线性关系： 2）块体内应变能密度均匀散布。块体体积为V，于是 1）式简化为 3）以单一形式分别计算各部分应变能， 尔后再迭加。从式（ 2）、（3）可看出，应变能包含两部分：体积应变 能 3 项，剪切应变能 6 项。理论上只需测得 3 个主应变方向的应变，其余 6 个（ 3 对）剪应变都可由此导出。实质丈量 时常常给出两个方向的主应变（最小和最大主应变） ，所以仅能获得一个（一对）最大剪应变。均匀两个方向的伸缩应 变能，再乘以 3 获