基于梯度塑性理论的断层活化机理

林远东¹，涂敏^2,3，刘文震¹，吴建强¹

1. 安徽理工大学理学院2. 安徽理工大学能源与安全学院3. 煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室

摘 要：基于梯度塑性理论,将断层视为内部连续、有厚度的地质体,分析断层带应变软化及其应变局部化问题。将梯度塑性理论引入断层带模型,得到了断层带沿倾向相对错动位移的理论表达式,定义了"断层带等效剪切刚度";通过对上盘岩体的下边缘界面处单元体应力分析,得到上盘岩体沿断层倾向的相对错动位移并定义了"两盘岩体等效剪切刚度"。根据"断层带等效剪切刚度"与"两盘岩体等效剪切刚度"的关系得到了断层活化的判据。结果表明:断层的活化不仅与断层内部地质体材料的性质(断层内部地质体材料的脆性、内部结构尺寸)有关,还与两盘岩石的特征参数(剪切弹性模量、泊松比)及包括断层倾向长度的最小岩层尺寸相关;断层内部地质体材料的内部参数越小、"两盘岩体等效剪切刚度"越小、断层内部地质体材料越脆及包括断层倾向长度的岩层最小尺寸越大,断层越易活化。

关键词：梯度塑性理论;断层活化;活化判据;力学分析;剪切位移;剪切刚度;