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摘要
随着离散元理论和计算机技术的发展,离散元方法已经广泛应用到不同尺度的构造模拟中。相较于传统的沙箱模拟实验,离散元可以更精确地控制实验的边界条件,定量的分析构造变形过程,有助于从细观尺度深入认识地层力学性质对构造变形过程的影响。本文系统阐述了基于离散元的构造变形定量分析方法,结合一个典型的挤压构造离散元数值模拟实验,模拟了水平挤压环境下构造的形成过程,并对变形过程中的应力、应变分布变化与裂缝生成规律进行分析,取得以下认识:(1)该模拟实验的构造以前展式的逆冲叠瓦断层为主,断层从挤压端到远离挤压端依次活动;(2)裂缝与断层形成有密切关系,局部区域内聚集的大量裂缝是产生断层的诱因;(3)断层形成初期,断层内物质运动距离较小,产生裂缝增量最多;断层活动后期,裂缝增量减少;(4)体积应变可以表征裂缝类型(拉张或压缩),变形应变可以区分正向和反向逆冲断层;(5)平均应力大小与地形起伏呈正相关关系,最大剪切应力持续在将要形成的新断层处累积,直至该新断层形成,最大剪切应力继而消散,继续往前传播,在下一个将要形成的新断层处累积。研究结果表明离散元方法在构造变形、应力应变与裂缝预测定量研究中具有巨大潜力。
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