欢迎访问中国科学院大学学报,今天是
地球科学

基于实验数据的岩石变形过程中温度场演化的数值模拟

  • 刘旭耀 ,
  • 胡才博 ,
  • 石耀霖
展开
  • 中国科学院大学地球科学学院 中国科学院计算地球动力学重点实验室, 北京 100049

收稿日期: 2015-02-16

  修回日期: 2015-03-16

  网络出版日期: 2015-09-15

基金资助

国家自然科学基金(41474085)和中国科学院大学校长基金(Y35101EY00)资助

Numerical simulation of temperature evolution during rock deformation process based on experimental data

  • LIU Xuyao ,
  • HU Caibo ,
  • SHI Yaolin
Expand
  • Key Laboratory of Computational Geodynamics of Chinese Academy of Sciences, College of Earth Science, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China

Received date: 2015-02-16

  Revised date: 2015-03-16

  Online published: 2015-09-15

摘要

根据相关岩石力学实验数据,对岩石变形过程中温度场演化进行有限元数值模拟,探讨线弹性变形条件下,均匀岩石模型和含雁列构造岩石模型在加载情况下的弹性热效应.模拟结果与实验结果和经典热力学理论相当吻合,为进一步研究热红外异常与地震活动性之间的关联提供了理论依据.

本文引用格式

刘旭耀 , 胡才博 , 石耀霖 . 基于实验数据的岩石变形过程中温度场演化的数值模拟[J]. 中国科学院大学学报, 2015 , 32(5) : 644 -651 . DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2015.05.010

Abstract

More and more researchers focus on the relationship between satellite infrared anomaly and seismic activity. Some researchers did some rock experiments to observe the thermal evolution of rock specimen during loading and deformation. The results for the rock experiments match well with the classical thermodynamics theory. Based on the experimental data, we used finite element model to simulate temperature evolution of the rock specimen during the loading process. Thermal-elastic effect of both homogeneous specimen and heterogeneous specimen with en-echelon cracks is simulated under the elastic loading condition. The simulated results are well consistent with the data of experiments and thermodynamics theory. This study may provide a theoretic foundation for the relationship between satellite infrared anomaly and seismic activity.

参考文献

[1] Горкий В И и др. Ухоаящее инфракрасное изичение Земли-индикатор сейсмической активности[J]. Док АН СССР, 1988, 301 (1):67-69.

[2] 马瑾,汪一鹏,陈顺云,等. 卫星热红外信息与断层活动关系讨论[J]. 自然科学进展,2008,15(11):77-85.

[3] 强祖基,赁常恭,李玲芝,等.卫星热红外图像亮温异常:短临震兆[J]. 中国科学D辑,1998,28(6):564-573.

[4] 申旭辉,吴云,单新建.地震遥感应用趋势与中国地震卫星发展框架[J].国际地震动态,2007,6:289.

[5] 马瑾,单新建.利用遥感技术研究断层现今活动的探索:以玛尼地震前后断层相互作用为例[J]. 地震地质,2000,22(3):210-218.

[6] 陈梅花,邓志辉,贾庆华.地震前卫星红外异常与发震断裂的关系研究:以2001年昆仑山8.1级地震为例[J].地震地质,2003,25(1):100-107.

[7] 屈春燕,单新建,马瑾. 红河断裂热红外高温条带的成因及其与地震活动性关系的探讨[J]. 地震学报,2006,28(1):91-97.

[8] 康春丽,刘德富,荆凤,等. 大地震红外辐射异常信息时空特征分析[J]. 地球物理学进展,2011,26(6):1897-1905.

[9] 屈春燕,单新建,马瑾.地震活动热红外异常的影响因素分析[J]. 地震研究,2007,30(2):113-119.

[10] 陈顺云,马瑾,刘培洵,等.地表热红外辐射与钻孔应变的关系探索[J]. 自然科学进展,2008,18(2):62-70.

[11] Tronin A A. Satellite thermal survey: a new tool for studies of seismoactive regions[J]. International J of Remote Sensing, 1996,17:1439-1455.

[12] 陈杨.地震红外遥感异常特征综合研究.北京:中国地震局预测研究所,2011.

[13] 邓志辉,王煜,陈梅花,等.中国大陆几次强地震活动的卫星红外异常分析[J]. 地震地质,2003,25(2):327-337.

[14] 徐秀登,徐保华,马未宇.临震卫星热红外异常的机理分析[J]. 科技导报,2007,25(6):38-42.

[15] 耿乃光,崔承禹,邓明德. 岩石破裂实验中的遥感观测与遥感岩石力学的开端[J]. 地震学报,1992,14(S1):645-652.

[16] 耿乃光,崔承禹,邓明德,等.遥感岩石力学及其应用前景[J]. 地球物理学进展,1993,8(4):1-7.

[17] 耿乃光,于萍,邓明德,等. 热红外震兆成因的模拟实验研究[J]. 地震,1998,18(1):83-88.

[18] 邓明德,耿乃光,崔承禹,等. 岩石应力状态改变引起岩石热状态改变的研究[J]. 中国地震,1997,13(2):179-185.

[19] 支毅乔,崔承禹,张晋开,等. 红外热象仪在岩石力学遥感基础实验中的应用[J]. 环境遥感,1996,11(3):161-167.

[20] 刘善军,吴立新,吴育华,等. 受载岩石红外辐射的影响因素及机理分析[J]. 矿山测量,2003(3):67-70.

[21] 吴立新,王金庄. 煤岩受压红外热象与辐射温度特征实验[J]. 中国科学D辑,1998,28(1):41-46.

[22] 强祖基,孔令昌,王戈平,等. 地球放气热红外异常与地震活动[J].科学通报,1992,24: 2259-2262.

[23] 徐秀登,徐向民,马升灯,等.临震大气增温异常成因的初步认识[J]. 地震学报,1995,17(1):123-127.

[24] 蔡永恩,殷有泉,王仁. 地震前断层蠕动与地温异常的探讨[J]. 地震学报, 1987,9(2):165-174.

[25] 王庆良,王文萍,梁伟锋,等.应力-耗散热地温前兆机理研究[J]. 地震学报,1998,20(5):529-534.

[26] 陈景耀. 青海塘格木6. 9级地震前的气象异常特征分析[J]. 高原地震,1990, 2(3):51-54.

[27] 李保进. 东川6.5级地震前的外部环境异常[J]. 地震研究,1992,15(1):46-52.

[28] 石耀霖,曹建玲,马丽,等. 唐山井水温的同震变化及其物理解释[J]. 地震学报,2007,29(3):265-273.

[29] 刘培洵,刘力强,陈顺云,等. 地表岩石变形引起热红外辐射的实验研究[J]. 地震地质,2004,26(3):502-511.

[30] 黎立云,谢和平,马旭,等. 单向压缩下岩石表面温度与体积应变关系实验[J]. 煤炭学报,2012,37(9):1511-1515.

[31] 马胜利,邓志辉,马文涛,等. 雁列式断层变形过程中物理场演化的实验研究[J]. 地震地质,1995,17(4):327-335.

[32] 刘力强,马瑾,马胜利.雁列构造的几何及其应力场的数值模拟[J]. 地震地质,1998,20(1):44-53.

[33] 任雅琼,刘培洵,马瑾,等.亚失稳阶段雁列断层热场演化的实验研究[J]. 地球物理学报,2013,56(7):2348-2357.

[34] 马瑾,马少鹏,刘培洵,等.识别断层活动和失稳的热场标志:实验室的证据[J]. 地震地质,2008,30(2):363-382.

[35] 邓志辉. 地震前热异常机理多物理场耦合数值模拟初步研究[J]. 国际地震动态,2012,6:289.

[36] 刘培洵,马瑾,刘力强,等. 压性雁列构造变形过程中热场演化的实验研究[J].自然科学进展,2007,17(4):454-459.

[37] 陈顺云,刘力强,刘培洵,等.应力应变与温度响应关系的理论与实验研究[J].中国科学D辑,2009,39(10):1446-1455.

[38] Thomson W. On the dynamical theory of heat[J]. Trans Roy Soc, 1853, 20:261-283.

[39] 王为清,杨立,范春丽,等.金属材料低周疲劳生热的有限元数值模拟[J]. 机械工程学报,2013,49(4):64-69.

[40] 谢锐生. 热力学原理[M]. 北京: 人民教育出版社,1980:29-40.

[41] Wong A K,Jones R,Sparrow J G. Thermoelastic constant or thermoelastic parameter?[J]. J Phys Chem Solids,1987,48(8):749-753.

[42] Pitarresi G,Patterson E A. A review of the general theory of thermoelastic stress analysis[J]. J Strain Analysis,2003,38(5):405-417.

[43] 刘力强,马瑾,吴秀泉. 雁列式断层变形与失稳过程的实验研究[J]. 地震学报,1986,8(4):393-403.

[44] 范恩荣. 用石膏废料生产各类建筑材料[J]. 山东建材,1995(5):41-46.

[45] 陈顺云,刘培洵,刘力强,等.遥感与实测地表温度的对比分析及在地震研究中的意义[J]. 地球物理学报,2011,54(3):747-755.

[46] 陈顺云,刘培洵,刘力强,等. 芦山地震前康定地温变化现象[J]. 地震地质,2013,35(3):634-640.

[47] 任雅琼,陈顺云,马瑾. 依兰-伊通断裂带地表温度变化分析[J].地震学报,2012,34(5):698-705.

[48] 刘力强,陈国强,刘培洵. 岩石变形实验热红外观测系统[J].地震地质,2004,26(3):492-501.

文章导航

/