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逆断层控制构造裂缝发育的力学机制模拟

高孝巧 张达

高孝巧, 张达, 2015. 逆断层控制构造裂缝发育的力学机制模拟. 地质力学学报, 21 (1): 47-55.
引用本文: 高孝巧, 张达, 2015. 逆断层控制构造裂缝发育的力学机制模拟. 地质力学学报, 21 (1): 47-55.
GAO Xiao-qiao, ZHANG Da, 2015. NUMERICAL SIMULATION OF STRUCTURAL FRACTURES CONTROLLED BY REVERSE FAULT. Journal of Geomechanics, 21 (1): 47-55.
Citation: GAO Xiao-qiao, ZHANG Da, 2015. NUMERICAL SIMULATION OF STRUCTURAL FRACTURES CONTROLLED BY REVERSE FAULT. Journal of Geomechanics, 21 (1): 47-55.

逆断层控制构造裂缝发育的力学机制模拟

基金项目: 

中国地质调查局地质调查项目"武夷山植被覆盖区勘查模型研究与控矿要素探查" 12120113089600

"福建龙岩马坑—大田汤泉铁矿整装勘查区关键基础地质研究" 12120114028701

详细信息
    作者简介:

    高孝巧(1991-), 男, 硕士研究生, 研究方向构造模拟及成矿预测。E-mail:gaoxq@cugb.edu.cn

  • 中图分类号: P553

NUMERICAL SIMULATION OF STRUCTURAL FRACTURES CONTROLLED BY REVERSE FAULT

  • 摘要: 在探讨逆断层对构造裂缝控制作用的基础上, 应用Comsol有限元软件, 模拟不同水平作用力、不同岩性、不同断层倾角和距断层面远近等因素影响下断层及其周边区域的应力、应变情况, 并分析了不同控制因素下构造裂缝发育的规律。模拟结果表明, 构造裂缝的发育程度随施加的水平应力作用增大而线性增大; 岩石破裂前产生的应变量可用来描述岩石的脆性, 抗压强度对岩石破裂起主导作用, 而岩石的抗剪强度与岩石破裂发育有一定的相关性; 逆断层倾角存在一个临界角度, 使构造裂缝发育最为强烈; 逆断层控制裂缝发育, 距离断裂面越远裂缝发育程度越低, 并存在一个发育程度骤减的范围, 称为"断裂控制带", 该断裂控制带的形成和分布应该与断裂的性质、规模、断距及岩石力学参数等有关。

     

  • 图  1  逆断层地质模型

    Figure  1.  The geological model of reverse fault

    图  2  逆断层的平面力学模型

    Figure  2.  The plane mechanical model of reverse fault

    图  3  应力分布

    Figure  3.  The distribution of stresses

    图  4  应力等值线

    Figure  4.  The equipotential lines of stresses

    图  5  应变分布

    Figure  5.  The distribution of strains

    图  6  应变等值线

    Figure  6.  The equipotential lines of strains

    图  7  不同水平应力作用下最大应力和应变分布

    Figure  7.  Distributions of the maximum stress and strain values under different horizontal stresses

    图  8  不同岩性条件下最大应力和最大应变分布

    Figure  8.  Distributions of the maximum stress and strain values under the different lithology

    图  9  不同倾角下最大应力和最大应变分布

    Figure  9.  Distributions of the maximum stress and strain values under the different fault dips

    图  10  断层面附近的截面

    Figure  10.  The section of the revere fault plane

    图  11  距离断层带不同位置应力及应变分布

    Figure  11.  The distribution of the stress values in different positions from fault plane

    图  12  一间房南逆断层剖面和裂缝面密度-距断层距离关系[23]

    Figure  12.  Profile of structural fracture measurement in southern YJF reverse fault and the distribution of fracture density

    表  1  不同水平应力作用下最大应力、应变值

    Table  1.   The maximum stress and strain values under different horizontal stresses

    水平应力/MPa 最大应力/MPa 最大应变/cm
    10 10.82 0.1726
    12 13.25 0.2070
    15 17.05 0.2590
    20 21.64 0.3453
    30 33.80 0.5187
    40 43.29 0.6906
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    表  2  不同岩石岩石力学参数

    Table  2.   The mechanics parameters of different rocks

    岩性 密度/(g·cm-3) 杨氏模量/GPa 泊松比 抗压强度/MPa 抗剪强度/MPa
    白云岩 2450 51.26 0.335 49.00 5.2
    灰质白云岩 2250 72.68 0.205 70.74 0.7
    灰岩 1950 64.30 0.274 104.92 10.0
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    表  3  不同岩性下最大应力、应变值

    Table  3.   The maximum stress and strain values under different lithology

    岩性 最大应力/MPa 最大应变/cm
    白云岩 13.07 0.2577
    灰质白云岩 13.14 0.1826
    灰岩 13.25 0.2070
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    表  4  不同断层倾角下最大应力、应变值

    Table  4.   The maximum stress and strain values under different fault dips

    断层倾角/(°) 最大应力/MPa 最大应变/cm
    10 13.25 0.2070
    15 13.96 0.1956
    20 35.76 0.2489
    25 23.61 0.1701
    30 27.59 0.1908
    下载: 导出CSV
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  • 收稿日期:  2014-10-10
  • 刊出日期:  2015-03-28

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