強震孕育、發生及其復發循環過程的有限單元法模擬

作者：袁杰,崔澤飛,朱守彪,王進廷

摘要：強震孕育發生及其復發過程的定量研究對于預測預報地震有著重要的科學意義;合理連續地計算地震孕育、同震破裂過程及其復發循環特征將有助于我們更好地認識強震發生的時空分布規律.為此,本文基于Newmark隱式時間積分法,根據模擬孕震-同震循環過程的特殊要求,發展了一種新的有限單元計算方法.新方法具有以下特點:(1)在不改變時間積分方法的情況下,實現對時間步長進行自動平滑地縮放,進而可以連續的模擬準靜態、動態不同力學狀態下的孕震-同震循環過程;(2)模型的初始應力場非人為指定,計算時通過施加重力及緩慢的構造加載獲得;(3)地震破裂的成核區域及成核方式等亦非人為給定,模擬中破裂成核是自然形成的,這樣更加符合實際地震地質情況.通過大量的模型計算,其結果表明,新的計算方法可以連續穩定的模擬斷層孕震-同震及其循環過程,計算結果不僅可以給出強震的復發間隔,同時還可以給出地震時斷層破裂行為的詳細過程.此外,本文還考察了摩擦系數對地震準周期性的影響,發現斷層上的靜、動摩擦系數差值直接影響著斷層的強震復發周期,兩者差值越小,復發周期越短;差值越大,復發間隔越長.

發文機構：應急管理部國家自然災害防治研究院 清華大學水利水電工程系

關鍵詞：強震孕育同震破裂強震復發周期連續模擬有限單元法Pregnant process of strong earthquakeCoseismic ruptureSeismic cycleContinuous simulationFinite element method

分類號： P315[天文地球—地震學]P313[天文地球—固體地球物理學]