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        地震前熱異常機(jī)理多物理場耦合數(shù)值模擬初步研究

        2012-12-22 07:01:40鄧志輝丁留偉陳梅花
        地震科學(xué)進(jìn)展 2012年6期
        關(guān)鍵詞:分布圖流向斷裂帶

        鄧志輝 丁留偉 陳梅花

        (中國地震局地質(zhì)研究所,北京 100029)

        地震的孕育和異常的產(chǎn)生是多物理場相互作用相互影響的過程,其中應(yīng)力場、滲流場和熱場是其中最重要的物理場。巖石變形與熱效應(yīng)導(dǎo)致流體孔隙壓力和滲透特性的改變;流-固傳熱和巖石變形生熱引起溫度變化;熱應(yīng)力與流體孔隙壓力變化影響巖石變形。

        本研究建立了一個(gè)理想化二維模型,10 km×10 km, 域內(nèi)為飽和彈性多孔介質(zhì),斷層帶寬1 km,傾角79°;底邊界40 ℃,左右絕熱,初始域內(nèi)溫度y向線性減少,頂面為20 ℃。左邊界以3[mm/year]向右擠壓,右邊界固定,下邊界在y方向上固定。域內(nèi)初始水頭值為10 m,左、右、下邊界無流動(dòng)。計(jì)算時(shí)長1000年,步長1年。

        圖1 為滲流速度和流向分布計(jì)算結(jié)果。若把流速矢量放大,并且只顯示流速小于4*10-12m/s的圖像,則速度場和速度方向分布如圖2。從圖2中可見,當(dāng)巖體受擠壓作用時(shí),地下水總體向上運(yùn)動(dòng),斷裂帶滲流速度遠(yuǎn)大于非斷裂帶,上部流速大于下部,斷層兩側(cè)流體流向斷裂帶。

        圖1 斷裂帶內(nèi)流速和流向分布圖

        圖2 流速小于4*10-12 m/s的滲流速度和流向分布圖

        圖3為溫度場分布圖,溫度等值線通過斷層帶時(shí)都向上彎曲,表明斷裂帶內(nèi)的溫度高于帶外的溫度。在模型頂面處,斷裂帶內(nèi)溫度上升了約10 ℃,而非斷裂帶的溫度只上升了約2 ℃。

        圖3 溫度場等值線分布圖(箭頭表示流向)

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