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摩擦生热对断层演化过程的影响:Ruina-和Chester-Higgs-模型的对比分析
1
作者
高雅琪
史保平
《地球物理学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第6期2297-2310,共14页
利用速率-状态摩擦定律(Rate-and State-Dependent Friction Law:简称RSF定律),结合McKenzie-Brune摩擦生热模型,本文分别从Ruina提出的RSF定律和Chester-Higgs提出的RSF定律出发,通过一维弹簧-滑块模型,采用四阶变步长的Dormand-Princ...
利用速率-状态摩擦定律(Rate-and State-Dependent Friction Law:简称RSF定律),结合McKenzie-Brune摩擦生热模型,本文分别从Ruina提出的RSF定律和Chester-Higgs提出的RSF定律出发,通过一维弹簧-滑块模型,采用四阶变步长的Dormand-Prince算法,对断层演化过程进行了数值模拟,探讨了摩擦生热对断层演化进程的影响.模拟结果显示,与Ruina-模型相比,Chester-Higgs-模型在断层高速滑动时存有更大的摩擦强度,表明摩擦生热对断层具有一定的强化作用,且同临界滑移距离的取值相关.而且,Chester-Higgs-模型在失稳时的断层面温度远远低于Ruina-模型,表明摩擦生热在断层演化过程中能抑制断层面温度的剧烈升高,且正应力和临界滑移距离越大,两种模型的温差越为明显,而断层的刚度和尺度则对温度的影响很小.模拟两种模型周期演化过程的结果表明,在相同的初始条件下,Chester-Higgs-模型给出的断层失稳周期明显比Ruina-模型更短,说明摩擦生热对断层自身演化最显著的影响是较大地缩短了地震重复发生周期.当断层进入周期性演化后,Chester-Higgs-模型给出的摩擦强度大于Ruina-模型,且对第一次非周期性失稳的摩擦强度和剩余应力的继承性更好.另外,由ChesterHiggs-模型给出的静态应力降远小于Ruina-模型给出的结果,所对应的单个事件的滑移量也小于Ruina-模型.
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关键词
Ruina
-
模型
Chester
-
Higgs
-
模型
McKenzie
-
Brune摩擦生热
模型
一维弹簧-滑块模型
摩擦生热
速率和状态相依赖的摩擦
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职称材料
基于Chester-Higgs模型探讨摩擦生热对断层演化进程的影响
被引量：
1
2
作者
高雅琪
史保平
《地震学报》
CSCD
北大核心
2019年第1期13-32,共20页
速率和状态相依赖的摩擦定律是本文采用的重要定律。结合Chester-Higgs摩擦模型和McKenzie-Brune摩擦生热模型,在一维弹簧-滑块-断层近似模型下,利用四阶变步长的DormandPrince算法,研究探讨了断层摩擦生热对断层演化的影响。结果表明:...
速率和状态相依赖的摩擦定律是本文采用的重要定律。结合Chester-Higgs摩擦模型和McKenzie-Brune摩擦生热模型,在一维弹簧-滑块-断层近似模型下,利用四阶变步长的DormandPrince算法,研究探讨了断层摩擦生热对断层演化的影响。结果表明:与忽略温度影响的情形相比,摩擦生热造成的温度上升可导致断层滑移时刻的略微提前,并伴随着摩擦系数和状态变量的下降,同时也使得断层的滑移量和应力降略有减小,而滑移速率有所增大;另外,在考虑温度影响时,有效正应力和临界滑移距离也会影响断层的演化过程,断层上的有效正应力越大,断层失稳时刻越提前,温度上升越明显;断层的临界滑移距离越大,断层失稳时刻则越迟,温度上升越显著,但当临界滑移距离超过5 cm时,具有不同临界滑移距离的断层,失稳时的温度则基本保持一致。
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关键词
Chester
-
Higgs摩擦
模型
McKenzie
-
Brune摩擦生热
模型
一维
弹簧
-
滑块
-
段层
模型
摩擦生热
有效正应力
临界滑移距离
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职称材料
题名
摩擦生热对断层演化过程的影响:Ruina-和Chester-Higgs-模型的对比分析
1
作者
高雅琪
史保平
机构
地球与行星科学学院
出处
《地球物理学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第6期2297-2310,共14页
基金
国家自然科学基金项目(41574040)资助.
文摘
利用速率-状态摩擦定律(Rate-and State-Dependent Friction Law:简称RSF定律),结合McKenzie-Brune摩擦生热模型,本文分别从Ruina提出的RSF定律和Chester-Higgs提出的RSF定律出发,通过一维弹簧-滑块模型,采用四阶变步长的Dormand-Prince算法,对断层演化过程进行了数值模拟,探讨了摩擦生热对断层演化进程的影响.模拟结果显示,与Ruina-模型相比,Chester-Higgs-模型在断层高速滑动时存有更大的摩擦强度,表明摩擦生热对断层具有一定的强化作用,且同临界滑移距离的取值相关.而且,Chester-Higgs-模型在失稳时的断层面温度远远低于Ruina-模型,表明摩擦生热在断层演化过程中能抑制断层面温度的剧烈升高,且正应力和临界滑移距离越大,两种模型的温差越为明显,而断层的刚度和尺度则对温度的影响很小.模拟两种模型周期演化过程的结果表明,在相同的初始条件下,Chester-Higgs-模型给出的断层失稳周期明显比Ruina-模型更短,说明摩擦生热对断层自身演化最显著的影响是较大地缩短了地震重复发生周期.当断层进入周期性演化后,Chester-Higgs-模型给出的摩擦强度大于Ruina-模型,且对第一次非周期性失稳的摩擦强度和剩余应力的继承性更好.另外,由ChesterHiggs-模型给出的静态应力降远小于Ruina-模型给出的结果,所对应的单个事件的滑移量也小于Ruina-模型.
关键词
Ruina
-
模型
Chester
-
Higgs
-
模型
McKenzie
-
Brune摩擦生热
模型
一维弹簧-滑块模型
摩擦生热
速率和状态相依赖的摩擦
Keywords
Ruina
-
model
Chester
-
Higgs
-
model
McKenzie
-
Brune frictional heat generation model
1D spring
-
slider model
Frictional heating
Rate
-
and state
-
dependent friction
分类号
P315 [天文地球—地震学]
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职称材料
题名
基于Chester-Higgs模型探讨摩擦生热对断层演化进程的影响
被引量：
1
2
作者
高雅琪
史保平
机构
中国科学院大学地球科学学院
出处
《地震学报》
CSCD
北大核心
2019年第1期13-32,共20页
基金
中国-东南亚毗邻区大震活动地球动力学研究(2015DFA21260)资助
文摘
速率和状态相依赖的摩擦定律是本文采用的重要定律。结合Chester-Higgs摩擦模型和McKenzie-Brune摩擦生热模型,在一维弹簧-滑块-断层近似模型下,利用四阶变步长的DormandPrince算法,研究探讨了断层摩擦生热对断层演化的影响。结果表明:与忽略温度影响的情形相比,摩擦生热造成的温度上升可导致断层滑移时刻的略微提前,并伴随着摩擦系数和状态变量的下降,同时也使得断层的滑移量和应力降略有减小,而滑移速率有所增大;另外,在考虑温度影响时,有效正应力和临界滑移距离也会影响断层的演化过程,断层上的有效正应力越大,断层失稳时刻越提前,温度上升越明显;断层的临界滑移距离越大,断层失稳时刻则越迟,温度上升越显著,但当临界滑移距离超过5 cm时,具有不同临界滑移距离的断层,失稳时的温度则基本保持一致。
关键词
Chester
-
Higgs摩擦
模型
McKenzie
-
Brune摩擦生热
模型
一维
弹簧
-
滑块
-
段层
模型
摩擦生热
有效正应力
临界滑移距离
Keywords
Chester
-
Higgs friction model
McKenzie
-
Brune frictional heat generation model
1D spring
-
slider
-
fault model
frictional heating
effective normal stress
critical slip distance
分类号
P315 [天文地球—地震学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
摩擦生热对断层演化过程的影响:Ruina-和Chester-Higgs-模型的对比分析
高雅琪
史保平
《地球物理学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
基于Chester-Higgs模型探讨摩擦生热对断层演化进程的影响
高雅琪
史保平
《地震学报》
CSCD
北大核心
2019
1
在线阅读
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职称材料
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