实验断层上渐进性破坏及相关地震的数值调查
摘要：岩石剪切失效行为的理解对于深入了解与滑移相关的地质灾害，如岩崩、滑坡和地震至关重要。然而，关于剪切表面上的渐进性破坏的描述仍然不完整或含糊不清。在本研究中，我们使用混合有限-离散元方法( FDEM )来模拟剪切试验，并获得对剪切引起的渐进性损伤及其相关地震活动的详细理解。我们根据高分辨率表面扫描和微CT成像构建了一个实验室断层模型。我们的结果表明，在准静态剪切加载下，断层表面经历局部的动态地震活动。我们发现，地震活动与锁合颗粒上的应力集中有关。这种锁合行为(i)在接触区域引起应力集中，可能达到抗压强度；(ii)在接触区域附近产生拉伸应力，直到达到抗拉强度。因此，在粗糙表面上观察到了不同的破坏机制和破坏模式，包括碎裂和次垂直断裂。颗粒破裂会导致快速的局部滑移，从而产生显著的应力扰动，改变整体应力状况并可能引发相邻局部应力高度应力扰动的颗粒的滑移。我们发现，受损颗粒和地震活动的空间分布非常异质性；具有强烈颗粒相互作用的区域形成了硬化物质，而其他区域则显示最小或无损坏。这些结果强调了表面粗糙度在控制整体剪切行为和断层上局部动态地震活动中的重要作用。
作者：Qi Zhao, Nicola Tisato, Aly Abdelaziz, Johnson Ha, Giovanni Grasselli
论文ID：2301.04033
分类：Geophysics
分类简称：physics.geo-ph
提交时间：2023-01-11