平面内剪切断层的超S波速破裂<
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摘要: 研究了平面内剪切断层的自然破裂速度,特别是超 S 波速自然破裂是否存在的问题.采用经典的线弹性断裂力学模型,用1个平面内剪切裂纹沿自身所在的平面扩展,作为平面内剪切断层的模型.通过理论推导,把 Kostrov(1975)的解从低于瑞利波速度发 VR 推广到高于 S波速度,得出了应力强度因子 K2在>v>的条件下的解析式.对于泊松介质,K2在(,1.70)为正实数,其中 v 为破裂速度,为 P 波速度,为 S 波速度.这表明(,1.70)这个范围是满足自发破裂条件的 v 的解的存在范围.对 v 在不同区间内 K2的存在性、收敛性以及取值的正负进行了总结,得出以下结论:(1)平面内剪切裂纹的自然破裂速度 v 有3个物理区间,第1个在0和 VR 之间,第2个在和1.70之间,第3个为;(2)v 有两个物理禁区,第1个在 VR 和之间,第2个在1.70和之间,它们分别构成了破裂速度的屏障.导出的解析式不仅适用于经典模型,也适用于平面内剪切裂纹自然失稳扩展的各种其它派生模型(例如滑动弱化模型、重整化模型等),所采用的模型比起前人的稳态模型更接近实际情况.
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[1] 李世愚,1991.平面内剪切断层的自然扩展及地震破裂机制、破裂判据的研究.博士学位论文,国家地震局地球物理研究所,北京.
[2] Andrews, D. J.,1976. Rupture velocity of plane——strain shear cracks. J. Geophys. Res. , 81, 5679——5687.
[3] Andrews, D. J.,1985. Dynamic plane——strain shear rupture with a slip——weaking friction law calculated by a boundary integral method. Bull. Seism. Soc. Amer. ,75, 1——21.
[4] Burridge, R.,1973. Admissible speeds for plane strain self similar shear cracks with friction but lacking cohesion. Geophys. J. R. astr. Soc.,35, 439——455.
[5] Das, S. and Aki, K.,1977. A numerical study of two——dimensional spontaneous rupture propagation, Geophys. J. R. astr. Soc.,50, 643——668.
[6] Hamaro, Y.,1974. Dependerce of rupture time history on the heterogeneous distribution of stress and strength on the fault ptane (abstract) .Eos Trans. Amer. Geophys. Un.,55, 352.
[7] Kostrov, B. V.,1975. On the crack pronagation with variable velocity. Int. J. Frac.,11, 47——56.[1] 李世愚,1991.平面内剪切断层的自然扩展及地震破裂机制、破裂判据的研究.博士学位论文,国家地震局地球物理研究所,北京.
[2] Andrews, D. J.,1976. Rupture velocity of plane——strain shear cracks. J. Geophys. Res. , 81, 5679——5687.
[3] Andrews, D. J.,1985. Dynamic plane——strain shear rupture with a slip——weaking friction law calculated by a boundary integral method. Bull. Seism. Soc. Amer. ,75, 1——21.
[4] Burridge, R.,1973. Admissible speeds for plane strain self similar shear cracks with friction but lacking cohesion. Geophys. J. R. astr. Soc.,35, 439——455.
[5] Das, S. and Aki, K.,1977. A numerical study of two——dimensional spontaneous rupture propagation, Geophys. J. R. astr. Soc.,50, 643——668.
[6] Hamaro, Y.,1974. Dependerce of rupture time history on the heterogeneous distribution of stress and strength on the fault ptane (abstract) .Eos Trans. Amer. Geophys. Un.,55, 352.
[7] Kostrov, B. V.,1975. On the crack pronagation with variable velocity. Int. J. Frac.,11, 47——56.
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