晚第四紀十分發(fā)育的活動斷裂將中國大陸切割成若干地塊，研究地塊間的相互作用及其運動變形特征有助于了解中國大陸強震孕育和發(fā)生的過程。3維非連續(xù)變形分析（DDA）方法是巖土工程領域模擬含節(jié)理巖體運動與變形的數值解析方法。被斷層切割的構造塊體與被裂隙分隔的巖體均屬于非連續(xù)介質，將巖土工程中應用效果很好的DDA方法引入構造塊體系統(tǒng)動力學問題的研究中，能夠定量描述區(qū)域構造塊體系統(tǒng)應變積累、釋放過程，有利于分析不連續(xù)變形的地球動力學問題。主要工作內容及認識如下：1、全面認識速度-狀態(tài)摩擦本構定律。通過閱讀速度-狀態(tài)摩擦本構定律相關文獻，對其基本形式、計算過程及適用條件有了深刻認識。速度-狀態(tài)摩擦本構定律是基于實驗室摩擦實驗結果得到的本構關系，可以成功地解釋地震周期各階段斷層面剪應力變化，解釋發(fā)震斷層行為，是研究地震與斷層力學的有效手段。2、熟悉3維DDA方法基本原理、計算流程及代碼。學習3維DDA方法基本理論，掌握其計算流程，通過重復自由落體及單面滑動算例測試了3維DDA程序的計算嚴密性，給出該版本3維DDA方法的求解精度。鑒于其采用常摩擦系數的Mohr-Coulomb定律作為切向破壞準則，當模擬研... 

【文章來源】：中國地震局地震預測研究所北京市

【文章頁數】：62 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

九份二山滑坡圖a的九份二山滑坡是1999年臺灣集集地震觸發(fā)的大角度滑坡之一，圖b顯示了地震前后地形橫截面圖，紅色虛線是震前地形，黑色實線是震后地形

5圖 1.2 DDA 模擬地震造成的滑坡失穩(wěn)過程管 3 維 DDA 方法的理論已經完善（Shi, 2001, 2005），但實現起來難，尤其是三維接觸問題，因此還鮮有實際應用。吳建宏等（2003, 離散元法（DEM）與 DDA 方法的特點，數值模擬了日本天鳥橋西的動態(tài)過程，與現場監(jiān)測影像基本一致；Beyabanaki et al.（2010）位移函數由一階發(fā)展至高階并用 C++程序實現，數值模擬懸臂梁彎論解吻合較好（圖 1.3）；張楊等（2010）對連續(xù)結構做了 3 維 DD發(fā)現插值函數升至三階及以上時，數值解與理論解吻合；張國新等（3 維 DDA 的三個主要問題，提出了解決辦法，并初步應用在巖質邊得了合理的安全系數。本研究內容作為其理論發(fā)展的一部分，希望方法起推動作用。

圖 1.3 3 維 DDA 用于懸臂梁彎曲的數值模擬結果1.1.3 DDA 方法在現代地殼運動領域的研究現狀斷層應變積累水平和速率的不同往往決定了其在地震輪回中的階段。為給出合理的預報意見，需要結合地殼運動變形特征對地震危險性做出判斷。不同板塊邊界相互作用形成了一系列斷裂帶，巖石圈應被看成非連續(xù)介質。利用 GPS 等觀測資料可以得到不同塊體的主應變率、最大剪應變率等形變信息，結合 DDA方法可以給出塊體系統(tǒng)應變積累的動態(tài)過程。Liu et al. （1996）用 DDA 方法模擬了華北地區(qū)無震斷層滑動和斷塊形變，將模擬結果與觀測資料進行比較，認為由區(qū)域擠壓引起的滑動控制了整個滑動情況（圖 1.4）；陳兵等（2000）依據 DDA 基本理論，提出了利用 GPS 等觀測資料解算塊體運動及其應力場的“位移載荷法”，并計算了華北地區(qū)塊體的運動方向，結果與觀測資料基本吻合；張曉亮等（2003）依據 DDA 方法的基本理論，提出了解決塊體侵入問題的“子矩陣調整法”，并以青藏塊體東北緣為例，模擬該區(qū)


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