不連続面の力学的不安定現象に関する理論的研究

不连续表面力学失稳现象的理论研究

基本信息

批准号：
15760361
负责人：
上西幸司
金额：
$ 1.92万
依托单位：
Kobe University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

日本各地で起こり得る地震、斜面崩壊、トンネル崩落などの現象は周囲に甚大な人的、物的被害をもたらすため、その発生機構の解明および影響の定量的評価が急務となっている。このような災害の多くは、断層や節理など地質学的不連続面のすべり(力学的不安定現象)により引き起こされるが、不連続面の力学的性質そのものについては未だ不明な点が多い。特にすべりが比較的安定な準静的成長段階から動的状態へと遷移する過程に関する研究は、世界的にみても未だ初期段階、着手段階であり、解明すべき問題が多い。本研究では、まず、準静的に増加する不均一応力下にあり、非線形すべり軟化則に従う二次元不連続面の安定性についてエネルギ解法に基づき解析的に考察、上記遷移過程のリンクの一端を明らかにした。次に三次元的に広がる不連続面のすべり安定性を評価し、不安定現象を起こす最小すべり領域の縦横比と媒質のポアソン比との関係などを明らかにした。すべりや亀裂の問題に関する理論解析の多くは、特異積分で表された力学的平衡条件式をそのままの形で解こうとするため、特にすべり領域端において自ずと解析が煩雑となる。しかしながら、今回行ったように系全体のエネルギのバランスを考え、その安定条件(変分)を評価すれば、特異積分を直接評価する手間を省略することができ、非線形すべり軟化則に従う三次元不連続面の安定性という複雑な問題も非常に容易に解析可能となる。得られた結果(すべり領域の臨界条件)も至極簡単な数式で表されており、各種計測現場などでもすぐに適用可能である。

由于地震，斜坡崩溃和隧道崩溃等现象可能在日本各地造成严重的人类和物质损害，因此迫切需要澄清其发生的机制和对其效应的定量评估的机制。这些灾难中的许多是由于断层和关节等地质不连续性的滑倒（机械不稳定性现象）引起的，但是关于不连续性本身的机械特性仍然存在许多未知数。特别是，研究从准静态增长阶段过渡的过程，该阶段的滑动相对稳定，直至动态状态，仍处于早期阶段，并在全球范围内进行了阶段，并且有许多问题需要解决。在这项研究中，我们首先检查了准静态增强非均匀力的二维不连续性的稳定性，并根据能量解决方案方法分析了非线性滑移软化法，并在上述过渡过程中揭示了链接的一端。接下来，评估了在三个维度上延伸的不连续表面的滑动稳定性，并阐明了导致不稳定现象的最小滑动区域的纵横比与培养基比率的poisson比率之间的关系。关于滑移和裂纹问题的许多理论分析试图以相同的方式求解由单数积分表达的机械平衡条件公式，并且分析是自然复杂的，尤其是在滑动区域的边缘。但是，通过考虑整个系统中能量的平衡并评估其稳定性条件（方差），正如我们这次所做的那样，可以消除直接评估奇异积分的麻烦，并且还可以很容易地根据非线性损坏法的三维不连续性的稳定性问题进行分析。也使用极其简单的数学公式表达获得的结果（滑动区域的临界条件），并可以立即应用于各种测量位点。