结晶岩体动态破裂过程中近断层损伤带的形成

摘要 许多分析地震破裂动态传播的模型都是基于解决断裂力学的经典问题。假设断层为剪切裂缝，在裂缝尖端具有均匀分布的摩擦力和应力集中。已知的断裂力学理论无法描述横向（即垂直于裂缝平面）损伤区的形成。观测数据表明，在断层附近存在着相当广泛的受损材料区。这是一个动态影响区，在这里，材料的断裂密度增大，渗透率增高，弹性波速降低。正确评估动态影响区的属性和大小对于构建适当的地震准备模型至关重要。本文分析了地震动态破裂和断层准静态演化过程中破坏带的发展规律和定量特征。沿滑动面运动所产生的近断层破坏带的大小和力学特征可通过偏差应力张量的第二个不变量（剪切强度）方便地估算出来。将计算值与一定程度的岩体破坏相匹配，可以利用大规模爆炸的测量数据，并将其与计算结果进行比较。结果表明，沿断层的同震运动导致主岩性质发生微小变化。然而，断层附近的纵波速度明显降低了 30-35%，渗透率只增加了约三倍，断裂程度的增加几乎不明显。这说明岩体的性质是由于预先存在的裂缝打开而发生变化的。反复运动并不会从根本上改变破坏区的特征尺寸和性质。结论是，断层影响区主要是在主断层形成的准静态阶段，通过单个宏观裂缝的凝聚而形成的，而未来的地震运动会更新已经存在的裂缝。