目錄
前言
主要符號(hào)表
外國(guó)人名譯名對(duì)照表
第1章 緒論 1
1.1 巖石斷裂力學(xué)的內(nèi)容和意義 1
1.2 巖石結(jié)構(gòu)的不均勻性和力學(xué)特征 3
1.3 巖石的全應(yīng)力應(yīng)變曲線 5
1.4 巖石破壞的類(lèi)型 7
1.4.1 縱向破裂 7
1.4.2 剪切破壞 8
1.4.3 拉伸破裂 8
1.5 地殼中的斷層 8
第2章 線彈性斷裂力學(xué) 11
2.1 格里菲斯理論和斷裂力學(xué)的發(fā)展 11
2.2 克羅索夫-穆斯海里什維里應(yīng)力函數(shù) 14
2.2.1 裂紋的三種基本類(lèi)型 14
2.2.2 克羅索夫-穆斯海里什維里函數(shù) 14
2.2.3 Ⅰ型裂紋的K-M應(yīng)力函數(shù) 15
2.2.4 Ⅱ型裂紋的K-M應(yīng)力函數(shù) 16
2.3 威斯特嘎德應(yīng)力函數(shù)——Ⅰ型裂紋 17
2.3.1 威斯特嘎德應(yīng)力函數(shù) 17
2.3.2 含Ⅰ型裂紋無(wú)限大板的應(yīng)力分布 17
2.3.3 Ⅰ型裂紋的威斯特嘎德函數(shù)與K-M應(yīng)力函數(shù)的換算關(guān)系 18
2.3.4 含Ⅰ型裂紋無(wú)限大板的位移場(chǎng) 19
2.3.5 Ⅰ型裂紋周?chē)鷳?yīng)力和位移的輻角式 19
2.3.6 Ⅰ型裂紋面上的位移 20
2.3.7 Ⅰ型裂紋周?chē)鷳?yīng)力分布的全場(chǎng)圖 21
2.3.8 Ⅰ型裂紋端部的應(yīng)力與位移 23
2.4 威斯特嘎德應(yīng)力函數(shù)——Ⅱ型裂紋 25
2.4.1 無(wú)限大板含中心Ⅱ型裂紋的威斯特嘎德應(yīng)力函數(shù) 25
2.4.2 Ⅱ型裂紋的威斯特嘎德函數(shù)與K-M應(yīng)力函數(shù)的關(guān)系 26
2.4.3 Ⅱ型裂紋周?chē)鷳?yīng)力和位移的輻角式 26
2.4.4 Ⅱ型裂紋面上的位移 26
2.4.5 Ⅱ型裂紋周?chē)�的�?yīng)力全場(chǎng)分布圖形 27
2.4.6 Ⅱ型裂紋端部的應(yīng)力與位移 29
2.5 威斯特嘎德應(yīng)力函數(shù)——Ⅲ型裂紋 30
2.5.1 無(wú)限大板含中心Ⅲ型裂紋的威斯特嘎德應(yīng)力函數(shù) 30
2.5.2 Ⅲ型裂紋周?chē)�全�?chǎng)應(yīng)力和位移的輻角式 32
2.5.3 Ⅲ型裂紋面上的位移 32
2.5.4 受遠(yuǎn)場(chǎng)剪切力Ⅲ型裂紋周?chē)�全�?chǎng)應(yīng)力分布圖形 32
2.5.5 Ⅲ型裂紋端部附近的應(yīng)力和位移 34
2.6 破裂周?chē)鷳?yīng)力的近場(chǎng)式與全場(chǎng)式的關(guān)系 35
第3章 應(yīng)力強(qiáng)度因子、斷裂韌性和能量釋放率 41
3.1 應(yīng)力強(qiáng)度因子與斷裂韌性 41
3.1.1 應(yīng)力強(qiáng)度因子的基本概念 41
3.1.2 斷裂韌性 42
3.1.3 應(yīng)力強(qiáng)度因子的計(jì)算 42
3.2 無(wú)限大裂紋體中集中力及集中力偶作用時(shí)的應(yīng)力強(qiáng)度因子 46
3.2.1 集中力 46
3.2.2 集中力及集中力偶作用時(shí)的應(yīng)力強(qiáng)度因子 47
3.3 其他一些情況下求應(yīng)力強(qiáng)度因子 49
3.3.1 集中力作用于裂紋上表面 49
3.3.2 相等的集中力作用于裂紋上下表面的對(duì)應(yīng)點(diǎn)上 50
3.3.3 裂紋面上作用一對(duì)集中力的威斯特嘎德函數(shù) 51
3.3.4 裂紋面上作用對(duì)稱(chēng)于x、y軸的集中力 52
3.3.5 裂紋面上作用對(duì)稱(chēng)于x、y軸的分布載荷 53
3.3.6 裂紋面上受對(duì)稱(chēng)于x軸的任意分布載荷的作用 54
3.3.7 裂紋面上的載荷對(duì)于x對(duì)稱(chēng)，但對(duì)于y反軸對(duì)稱(chēng)分布 54
3.3.8 有限寬板中心裂紋受無(wú)限遠(yuǎn)分布載荷的作用 55
3.3.9 有限寬板中邊緣裂紋受無(wú)限遠(yuǎn)分布載荷的作用 55
3.3.10 有限寬板中心裂紋受有限遠(yuǎn)對(duì)稱(chēng)于x軸點(diǎn)載荷的作用 55
3.3.11 應(yīng)用疊加原理求K的例子 56
3.3.12 無(wú)限大彈性體中有一圓盤(pán)形裂紋，無(wú)限遠(yuǎn)處在垂直于裂紋面的方向上作用均勻拉應(yīng)力 57
3.4 能量釋放率及其與應(yīng)力強(qiáng)度因子間的關(guān)系 57
3.4.1 基本概念 57
3.4.2 常位移的情形 59
3.4.3 常載荷的情況 60
3.4.4 更一般的情形 61
3.4.5 貝克納爾公式 61
3.4.6 G與K之間的關(guān)系 64
3.4.7 裂紋應(yīng)變能 65
3.4.8 兩種判據(jù)的等效條件 66
第4章 脆性斷裂的判據(jù)與相似性定理 67
4.1 基本概念 67
4.1.1 破裂判據(jù) 67
4.1.2 受壓裂紋問(wèn)題的特殊性 67
4.2 最大環(huán)向應(yīng)力理論 68
4.2.1 最大環(huán)向張應(yīng)力準(zhǔn)則 68
4.2.2 應(yīng)力只保留奇異項(xiàng)的分析 69
4.2.3 裂紋開(kāi)始擴(kuò)展的應(yīng)力條件 71
4.2.4 單軸拉伸條件下含斜裂紋材料的抗拉脆斷能力 72
4.2.5 應(yīng)力保留到零階項(xiàng)修正 74
4.3 應(yīng)變能密度因子理論 77
4.3.1 應(yīng)變能密度因子的概念 77
4.3.2 應(yīng)用 78
4.4 最大能量釋放率理論 81
4.5 最大張應(yīng)力理論 82
4.5.1 最大張應(yīng)力判據(jù) 82
4.5.2 歐拉角極值搜索法 83
4.6 巖石發(fā)生破壞的條件 83
4.6.1 庫(kù)侖-莫爾準(zhǔn)則 83
4.6.2 拜爾利定律 87
4.7 巖石失穩(wěn)破壞的條件 90
4.7.1 加載系統(tǒng)的剛度 90
4.7.2 失穩(wěn)條件 91
4.8 相似理論和巖石斷裂力學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 93
4.8.1 量綱分析的基本概念 94
4.8.2 相似第一定理 95
4.8.3 用方程式分析結(jié)構(gòu)相似 96
4.8.4 相似第二定理——π定理 99
4.8.5 彈性力學(xué)靜力學(xué)的相似關(guān)系 103
4.8.6 需要說(shuō)明的問(wèn)題 105
4.8.7 相似第三定理 106
4.8.8 彈性結(jié)構(gòu)中的相似性 107
4.8.9 量綱分析與相似定理在巖石斷裂力學(xué)中的應(yīng)用 110
第5章 非線性斷裂力學(xué) 111
5.1 引言 111
5.2 巖石微裂紋的演化與成核 111
5.2.1 熱缺陷與熱激活 111
5.2.2 缺陷的塞積與微裂紋的成核 112
5.2.3 微裂紋的演化導(dǎo)致成核的實(shí)驗(yàn)觀測(cè) 114
5.2.4 過(guò)程區(qū) 115
5.2.5 微破裂成核理論 115
5.2.6 巖石破裂成核的分形 117
5.3 損傷理論介紹 117
5.3.1 損傷變量 117
5.3.2 細(xì)觀非均勻性的表征及其統(tǒng)計(jì)分布 119
5.3.3 統(tǒng)計(jì)細(xì)觀損傷力學(xué)介紹 119
5.4 內(nèi)聚力模型 120
5.4.1 自相似內(nèi)聚帶——Ⅰ型裂紋 120
5.4.2 非自相似內(nèi)聚帶模型——Ⅱ或Ⅲ型裂紋 121
5.5 巖石的塑性 122
5.5.1 塑性理論的基本概念 122
5.5.2 Mises屈服條件 125
5.5.3 Tresca屈服條件 126
5.6 裂紋端部塑性區(qū)大小的估算 126
5.6.1 塑性區(qū)尺寸的一級(jí)估算 126
5.6.2 塑性區(qū)應(yīng)力松弛的影響——塑性區(qū)尺寸的二級(jí)估算 128
5.6.3 Irwin的等效裂紋修正 129
5.6.4 帶狀屈服模型 130
5.7 裂紋端部張開(kāi)位移δ 131
5.7.1 COD判據(jù) 131
5.7.2 帕里斯位移公式 132
5.7.3 無(wú)限遠(yuǎn)處均勻應(yīng)力產(chǎn)生的張開(kāi)位移 134
5.7.4 點(diǎn)力對(duì)引起的張開(kāi)位移 135
5.7.5 分布力引起的張開(kāi)位移 136
5.7.6 D-M模型的裂紋頂端張開(kāi)位移 136
5.8 裂紋擴(kuò)展阻力R和亞臨界擴(kuò)展 137
5.8.1 微裂紋的亞臨界擴(kuò)展 137
5.8.2 塑性條件下的斷裂準(zhǔn)則 139
5.9 J積分 141
5.9.1 J積分的定義 141
5.9.2 J積分的守恒性 142
5.9.3 J積分與K及G的關(guān)系 143
第6章 扁橢圓裂紋模式 147
6.1 保角變換—曲線坐標(biāo)中的復(fù)勢(shì)、應(yīng)力和位移 147
6.2 無(wú)限大平板中橢圓孔受均布作用力的問(wèn)題 148
6.2.1 橢圓坐標(biāo)系 148
6.2.2 無(wú)限大平板中橢圓孔受單向拉伸問(wèn)題 149
6.2.3 橢圓變成一條直裂紋的情形 151
6.2.4 含橢圓孔的無(wú)限平板受雙向拉伸的問(wèn)題 152
6.2.5 含橢圓孔的無(wú)限平板受純剪應(yīng)力的問(wèn)題 152
6.2.6 含橢圓孔的無(wú)限平板在橢圓孔內(nèi)部周邊上受均布?jí)毫Φ膯?wèn)題 152
6.3 受壓情況下的扁橢圓裂紋模型 153
6.3.1 壓力下孔邊最大張應(yīng)力 153
6.3.2 使孔邊最大張應(yīng)力為最大的β值 156
6.3.3 扁橢圓孔受壓閉合的條件 158
6.4 扁橢圓裂紋模式的格里菲斯破壞準(zhǔn)則 159
6.4.1 二維扁橢圓裂紋模式的格里菲斯破壞準(zhǔn)則 159
6.4.2 裂紋表面間的摩擦效應(yīng)與修正的格里菲斯破壞準(zhǔn)則 160
6.4.3 格里菲斯準(zhǔn)則的默雷爾推廣 162
6.5 用向圓保角變換方法解扁橢圓孔問(wèn)題 164
6.5.1 向圓保角變換方法的基本步驟 164
6.5.2 平面問(wèn)題的克羅索夫公式及邊界條件的坐標(biāo)變換 165
6.5.3 孔口問(wèn)題 167
6.5.4 用向圓保角變換方法求解橢圓孔問(wèn)題 169
第7章 受壓裂紋周?chē)�的�?yīng)力場(chǎng) 174
7.1 擾動(dòng)應(yīng)力、背景應(yīng)力與絕對(duì)應(yīng)力 174
7.1.1 疊加原理的應(yīng)用 174
7.1.2 自由裂紋面的擾動(dòng)應(yīng)力函數(shù) 175
7.1.3 非自由裂紋面的擾動(dòng)應(yīng)力 176
7.2 含孔隙壓力的Ⅰ型裂紋 176
7.2.1 含孔隙壓力的受壓Ⅰ型裂紋 176
7.2.2 裂紋擾動(dòng)應(yīng)力場(chǎng) 177
7.2.3 裂紋擾動(dòng)位移場(chǎng) 179
7.2.4 有孔隙壓力Ⅰ型裂紋的總應(yīng)力 180
7.3 受單軸壓的斜裂紋 181
7.3.1 邊界條件 181
7.3.2 受單軸壓（斜）Ⅱ型裂紋的擾動(dòng)位移場(chǎng) 185
7.3.3 受單軸壓Ⅱ型裂紋周?chē)�的總（絕對(duì)）應(yīng)力 186
7.4 疊加單軸壓的Ⅲ型裂紋 188
7.4.1 邊界條件 188
7.4.2 Ⅲ型裂紋的擾動(dòng)應(yīng)力場(chǎng) 189
7.4.3 受壓Ⅲ型裂紋的擾動(dòng)位移場(chǎng) 191
7.4.4 受壓Ⅲ型裂紋周?chē)�的總�?yīng)力場(chǎng) 191
第8章 受壓裂紋擴(kuò)展的實(shí)驗(yàn)研究 193
8.1 單軸壓力下裂紋擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)原理 193
8.1.1 實(shí)驗(yàn)條件 193
8.1.2 裂紋擴(kuò)展的條件 195
8.2 單軸壓力下裂紋或切口擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)研究 196
8.2.1 實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì) 196
8.2.2 裂紋的預(yù)制 197
8.2.3 受壓閉合裂紋的擴(kuò)展特征 198
8.2.4 受壓切口的擴(kuò)展 199
8.2.5 初始破裂的監(jiān)測(cè) 199
8.2.6 破裂過(guò)程的穩(wěn)定性 200
8.2.7 裂紋面相互作用的不均勻性 200
8.2.8 摩擦系數(shù)f對(duì)抗脆斷能力的影響 201
8.2.9 裂紋擴(kuò)展起始的應(yīng)力條件 202
8.2.10 有機(jī)玻璃板中心裂紋在單軸壓力下的破裂 203
8.3 用非自相似內(nèi)聚帶理論擬合翼狀破裂擴(kuò)展途徑 204
8.3.1 計(jì)算方法 204
8.3.2 計(jì)算結(jié)果 206
8.4 單軸壓力下的斷裂角實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 207
8.5 受單軸壓切口破裂實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析 210
8.6 高圍壓下的斷裂實(shí)驗(yàn) 211
8.6.1 實(shí)驗(yàn)原理 211
8.6.2 實(shí)驗(yàn)技術(shù)與方法 213
8.6.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 216
8.7 差應(yīng)力下巖石的體積膨脹 217
8.8 含切口巖石的破裂過(guò)程可見(jiàn)光透視觀察 219
8.8.1 大理石薄板可見(jiàn)光透視方法 219
8.8.2 單一的中心穿透切口 220
8.9 巖石破裂透視實(shí)驗(yàn)結(jié)果的理論分析 222
8.10 利用巴西圓盤(pán)試驗(yàn)測(cè)定巖石的抗拉強(qiáng)度 223
8.10.1 引言 223
8.10.2 巴西圓盤(pán)內(nèi)各點(diǎn)應(yīng)力解析解 224
8.10.3 巴西圓盤(pán)內(nèi)部的應(yīng)力狀態(tài)分布 227
第9章 共線裂紋系的理論與實(shí)驗(yàn)研究 229
9.1 基本概念 229
9.2 受拉共線斜裂紋問(wèn)題的理論解 229
9.2.1 基本解 229
9.2.2 應(yīng)力強(qiáng)度因子 232
9.2.3 裂紋內(nèi)間距對(duì)裂紋之間相互關(guān)系的影響 233
9.3 受壓共線斜裂紋問(wèn)題的理論解 234
9.3.1 基本解 234
9.3.2 應(yīng)力強(qiáng)度因子 243
9.4 受單軸壓共線斜裂紋擴(kuò)展的實(shí)驗(yàn)研究 244
9.4.1 實(shí)驗(yàn)原理 244
9.4.2 單軸壓力下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果 244
9.5 用非直線內(nèi)聚帶理論模擬受壓共線斜裂紋破裂擴(kuò)展途徑 246
9.5.1 受壓共線斜裂紋破裂擴(kuò)展途徑的計(jì)算 246
9.5.2 內(nèi)端部翼狀破裂的止裂 247
第10章 裂紋系的數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究 248
10.1 引言 248
10.2 加權(quán)殘值法理論介紹 248
10.3 邊界元方法 250
10.3.1 邊界積分方程的基本解 250
10.3.2 斷裂力學(xué)中的邊界元方法 252
10.3.3 裂紋端部應(yīng)力奇異性問(wèn)題 254
10.4 全裂紋面COD方法求解應(yīng)力強(qiáng)度因子 254
10.4.1 算法的引入 254
10.4.2 全裂紋面COD求應(yīng)力強(qiáng)度因子的算法及誤差分析 256
10.4.3 計(jì)算結(jié)果與算法驗(yàn)證 258
10.5 用全裂紋面COD方法進(jìn)行二維雙裂紋的數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)結(jié)果 260
10.5.1 試函數(shù)的建立 260
10.5.2 雙平面平行剪切裂紋的幾何參數(shù) 261
10.5.3 共線剪切裂紋 261
10.5.4 順向（張性）雁列式裂紋系 262
10.5.5 逆向（壓性）雁列式裂紋系 266
10.5.6 等號(hào)裂紋系 268
10.5.7 對(duì)稱(chēng)的共軛（八字形）裂紋系 270
10.5.8 含障礙裂紋 271
10.6 有限元方法 273
10.7 離散元模型介紹 275
第11章 三維脆性破裂 278
11.1 引言 278
11.2 研究史的回顧 278
11.2.1 若干三維破裂實(shí)驗(yàn) 278
11.2.2 初始破裂曲面的彌合 281
11.3 受壓表面裂紋的三維破裂實(shí)驗(yàn) 282
11.3.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 282
11.3.2 實(shí)驗(yàn)原理 282
11.3.3 玻璃樣品的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 284
11.3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 285
11.3.5 大理巖板非穿透（表面）切口的三維破裂 286
11.4 三維初始破裂的理論擬合——第一主微分面合成法 287
11.4.1 依據(jù)和要點(diǎn) 287
11.4.2 COFPDP方法的操作步驟 287
11.4.3 COFPDP方法成立的關(guān)鍵 290
11.5 COFPDP方法得到的若干理論擬合結(jié)果 291
11.5.1 純Ⅲ型（反平面剪切）裂紋 291
11.5.2 Ⅰ-Ⅲ復(fù)合型裂紋 294
11.5.3 Ⅱ-Ⅲ復(fù)合型裂紋 295
11.5.4 Ⅰ-Ⅱ復(fù)合型裂紋 296
11.6 印痕器接觸破裂問(wèn)題 297
11.7 受均勻剪切橢圓裂紋破裂問(wèn)題 302
11.8 三維初始破裂擬合的極值法 303
11.8.1 用三歐拉角（3EA）搜索σN的極大值 303
11.8.2 法向矢量極值法 306
11.8.3 三種方法的等效性 308
11.9 張應(yīng)力判據(jù)的臨界KG曲面 309
11.10 三維破裂的多重性與分形結(jié)構(gòu) 312
11.11 野外拍攝到的現(xiàn)場(chǎng)巖石三維破裂 313
第12章 巖石的剪切破壞 318
12.1 引言 318
12.1.1 基本概念 318
12.1.2 對(duì)照實(shí)驗(yàn) 319
12.2 圍壓效應(yīng)理論的再研究 320
12.2.1 p/τ的差異對(duì)于翼狀張破裂止裂點(diǎn)的影響 320
12.2.2 p/τ的差異對(duì)于剪切破壞發(fā)生的作用 322
12.2.3 剪切破壞圍壓條件小結(jié) 326
12.2.4 剪切破壞的動(dòng)力方程 327
12.2.5 剪切破壞KⅡc值的計(jì)算 328
12.2.6 小結(jié) 329
12.3 巖石中的共線剪切裂紋互鎖效應(yīng) 330
12.3.1 受單軸壓巖石中共線斜切口的破壞實(shí)驗(yàn) 330
12.3.2 剪切破壞互鎖機(jī)制的理論模型 331
12.3.3 p/τ>cos2β的情況 332
12.3.4 0≤p/τ≤cos2β的情況 333
12.3.5 p/τ<0（拉張）的情況 333
12.3.6 互鎖機(jī)制下的p/τ值上下限 333
12.3.7 小結(jié) 333
12.4 考慮顆粒破碎的高孔隙巖石剪切變形的離散元模型 335
12.5 在震源力學(xué)中的應(yīng)用 335
12.5.1 地震剪切破壞發(fā)生的深度 335
12.5.2 巖石抗剪切破壞強(qiáng)度的估計(jì) 337
12.5.3 多斷層模型在震源物理中的應(yīng)用 337
12.5.4 翼狀Ⅰ型破裂的尺度估計(jì) 338
12.5.5 摩擦面上顆粒破碎的產(chǎn)生及其對(duì)剪切破壞的意義 339
12.5.6 巖石剪切破壞的其他條件 340
12.5.7 非脆性剪切錯(cuò)動(dòng) 340
第13章 不同距離力源作用下脆性破裂的穩(wěn)定性和止裂 341
13.1 引言 341
13.2 裂紋擴(kuò)展的穩(wěn)定性、止裂條件和止裂準(zhǔn)則 341
13.2.1 失穩(wěn)擴(kuò)展與穩(wěn)定擴(kuò)展 341
13.2.2 止裂條件與止裂準(zhǔn)則 342
13.2.3 最小止裂方程 343
13.3 集中力或力偶 343
13.3.1 一對(duì)集中力對(duì)稱(chēng)地作用于裂紋面中垂線上的點(diǎn)（0，±y0） 344
13.3.2 一對(duì)集中力偶對(duì)稱(chēng)地作用于裂紋面中垂線上的點(diǎn)（0，±y0） 346
13.3.3 集中力作用于關(guān)于x軸對(duì)稱(chēng)的兩個(gè)點(diǎn)（x0，±y0） 347
13.3.4 相等的集中力及力偶作用于裂紋上下表面的對(duì)應(yīng)點(diǎn)上 349
13.3.5 裂紋表面上作用對(duì)稱(chēng)于x，y軸的集中力 351
13.4 分布力或力偶 352
13.4.1 失穩(wěn)點(diǎn)估計(jì)的等效點(diǎn)力方法 353
13.4.2 載荷連續(xù)分布在裂紋所在平面上 353
13.4.3 無(wú)限遠(yuǎn)處分布力范圍為無(wú)限大的情況 356
13.5 討論 356
第14章 用聲學(xué)方法研究巖石的破裂 358
14.1 基本概念 358
14.2 聲發(fā)射定位 360
14.2.1 圓柱狀Westerly花崗巖小樣品的聲發(fā)射定位 360
14.2.2 米級(jí)大樣本巖石破裂AE定位 361
14.2.3 AE事件密集度和密集中心 362
14.2.4 聲發(fā)射頻次的變化 363
14.3 含典型構(gòu)造巖石樣品聲發(fā)射實(shí)驗(yàn) 365
14.4 聲發(fā)射的Kaiser效應(yīng)和Felicity效應(yīng) 369
14.4.1 Kaiser效應(yīng)的定義 369
14.4.2 Kaiser效應(yīng)的機(jī)理分析 369
14.4.3 Felicity效應(yīng)的定義 370
14.4.4 Felicity效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果 370
14.4.5 Felicity效應(yīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 371
14.4.6 Felicity效應(yīng)的機(jī)理分析 371
14.5 不變載荷與卸載條件下的聲發(fā)射 372
14.5.1 載荷保持不變時(shí)的聲發(fā)射 372
14.5.2 卸載時(shí)的聲發(fā)射 372
14.5.3 卸載時(shí)聲發(fā)射的機(jī)理分析 373
14.6 聲發(fā)射序列的能級(jí)和事件數(shù)量關(guān)系——b值 374
14.6.1 聲發(fā)射序列b值與地震序列b值的相似性 374
14.6.2 聲發(fā)射序列b值的實(shí)驗(yàn)研究 377
14.6.3 b值的分形意義 380
14.7 巖石破裂前的低頻輻射 381
14.7.1 概述 381
14.7.2 低頻波的產(chǎn)生與接收 382
14.7.3 討論 385
14.8 波速和波速比 387
14.8.1 實(shí)驗(yàn)觀測(cè) 387
14.8.2 地震前的表現(xiàn) 388
14.9 介質(zhì)的各向異性 391
14.9.1 基本概念 391
14.9.2 實(shí)驗(yàn)條件 391
14.9.3 實(shí)驗(yàn)方法 392
14.9.4 實(shí)驗(yàn)觀測(cè) 393
14.9.5 結(jié)果（快慢S波時(shí)間延遲Δt與載荷P的對(duì)應(yīng)關(guān)系） 394
14.9.6 分析 395
14.9.7 討論 395
第15章 流體的作用 397
15.1 引言 397
15.2 孔隙率、滲透率和通過(guò)孔隙介質(zhì)流體的流動(dòng) 397
15.2.1 孔隙率 397
15.2.2 通過(guò)孔隙介質(zhì)流體的流動(dòng) 398
15.3 水巖相互作用的應(yīng)力效應(yīng) 399
15.3.1 應(yīng)力腐蝕 399
15.3.2 壓溶作用 400
15.4 孔隙壓力的作用 400
15.4.1 孔隙壓力 400
15.4.2 庫(kù)侖-莫爾準(zhǔn)則 401
15.4.3 存在孔隙壓力p0時(shí)的拜爾利定律 403
15.5 水壓致裂 404
15.6 地球深部流體的存在和超臨界流體的性質(zhì) 405
15.6.1 地球深部流體存在的證據(jù) 405
15.6.2 地球深部流體孔隙壓力 405
15.6.3 地殼深部巖體孔隙是否閉合 407
15.6.4 超臨界流體的存在與性質(zhì) 408
15.7 流體在地震與斷層活動(dòng)中的作用 411
15.7.1 流體在地震斷層中的存在 411
15.7.2 地震斷層中水的存在形態(tài)和變化 411
15.7.3 地震的超遠(yuǎn)程觸發(fā)作用及其與流體的關(guān)系 413
15.7.4 流體作用在震源運(yùn)動(dòng)中的表示 414
15.8 流體參與礦山地震震源過(guò)程的證據(jù) 415
15.8.1 基本概念 415
15.8.2 瓦斯突出與沖擊地壓關(guān)系的已有研究 415
15.8.3 撫順老虎臺(tái)煤礦的觀測(cè)資料及分析 416
15.8.4 阜新孫家灣煤礦的記錄分析 418
15.8.5 礦山地震可能與流體有關(guān) 419
第16章 具有滑動(dòng)弱化斷層的庫(kù)侖應(yīng)力變化 421
16.1 基本概念 421
16.2 伏爾泰拉位錯(cuò)模型 422
16.3 線彈性斷裂力學(xué)模型 425
16.4 滑動(dòng)弱化模式 429
16.4.1 內(nèi)聚力的引入 429
16.4.2 應(yīng)力降線性分布的例子 432
16.4.3 c→0的極限情況 436
16.4.4 小尺度滑動(dòng)弱化區(qū)的情況 437
16.4.5 破裂所在平面上擾動(dòng)應(yīng)力的分布與ε=c/a的關(guān)系 438
16.4.6 破裂停止后最終應(yīng)力降產(chǎn)生的庫(kù)侖應(yīng)力變化 438
16.5 庫(kù)侖應(yīng)力變化能否觸發(fā)遠(yuǎn)場(chǎng)的下一次地震 440
16.5.1 三種模型的對(duì)比 440
16.5.2 觸發(fā)下一次地震需要多大的力 441
16.5.3 所謂常數(shù)只有字面上的意義 441
16.5.4 遠(yuǎn)場(chǎng)觸發(fā)的機(jī)理可能并不唯一 441
16.5.5 庫(kù)侖應(yīng)力變化對(duì)近場(chǎng)的作用 442
16.5.6 體力的作用不應(yīng)忽視 442
第17章 巖石斷裂力學(xué)在震源物理中的應(yīng)用 444
17.1 引言 444
17.2 地震斷層在地面的出露 444
17.2.1 走滑型斷層 445
17.2.2 傾滑型（正）斷層 448
17.2.3 逆斷層 450
17.2.4 汶川地震與蘆山地震 451
17.3 由微破裂成核理論導(dǎo)出的推論及應(yīng)用 456
17.3.1 介質(zhì)各向異性的EDA模型 456
17.3.2 地震的多重事件 456
17.3.3 地震的活動(dòng)性 457
17.4 地震孕育的膨脹模式 458
17.4.1 膨脹模式的觀測(cè)依據(jù) 458
17.4.2 干模式（IPE模式） 458
17.4.3 濕模式（DD模式） 459
17.4.4 地震破裂成核的基本含義 459
17.5 摩擦準(zhǔn)則 460
17.5.1 摩擦準(zhǔn)則的尺度不變性 460
17.5.2 滑動(dòng)弱化模型與內(nèi)聚力模型 461
17.5.3 受壓閉合裂紋J積分的修正 463
17.5.4 剪切斷裂能 464
17.5.5 更普遍的情況 465
17.5.6 速率弱化摩擦準(zhǔn)則 466
17.5.7 摩擦本構(gòu)關(guān)系與地震成核模型 466
17.5.8 地震破裂的模式 467
17.6 地震斷層快速形變導(dǎo)致的局部溫升和巖石熔融 468
17.7 地震孕育過(guò)程的流變模式 471
17.8 巖石斷裂力學(xué)在礦山地震學(xué)中的應(yīng)用 474
17.8.1 礦山-研究天然地震的中尺度試驗(yàn)場(chǎng) 474
17.8.2 礦震成因不完全取決于斷層 475
17.8.3 誘發(fā)應(yīng)力和礦震的誘發(fā) 476
17.8.4 礦震前亞臨界擴(kuò)展激發(fā)的長(zhǎng)周期波 479
17.8.5 礦震的活動(dòng)性 483
17.9 關(guān)于震源物理與地震成因的進(jìn)一步討論 484
17.9.1 孕震區(qū)邊界的確定 484
17.9.2 應(yīng)正確評(píng)估斷層在地震成因中的作用 484
17.9.3 體力作用與載荷的變化 485
17.9.4 地震孕育場(chǎng)的其他物理效應(yīng) 486
17.10 地震破裂動(dòng)力學(xué)簡(jiǎn)介 486
17.10.1 地震破裂動(dòng)力學(xué)的內(nèi)容和發(fā)展 486
17.10.2 破裂判據(jù) 489
17.10.3 地震斷層的破裂速度極限 490
17.10.4 止裂條件 494
參考文獻(xiàn) 495
附錄Ⅰ 彈性力學(xué)的基本知識(shí)和常用公式 511
附錄Ⅱ 單位及單位換算 522
附錄Ⅲ 若干種巖石強(qiáng)度的試驗(yàn)數(shù)據(jù) 528
附錄Ⅳ 相似理論中彈性結(jié)構(gòu)模型和原型的換算公式 530
索引 531
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