斷層之摩擦組成律與地震能量釋放型態初步探討

游昌梓(Chang-Tzu Yu)

指導教授 ： 林銘郎

共同指導教授 ： 黃燦輝

國立臺灣大學/工學院/土木工程學研究所/碩士(2004年)

https://doi.org/10.6342/NTU.2004.01903

摘要

在地震學之範疇內，地震發生時其能量釋放與迴歸週期之預測一直尚未完全了解。摩擦組成律提出之後，對斷層錯動之機制有良好的描述，組成律中各參數則透過室內試驗求得，進一步判別系統穩定性與否，及其他邊界條件對於系統穩定性之影響。近年來，在各斷層帶及板塊隱沒帶上，豐富的黏土礦物被認為更可能為影響摩擦穩定之材料，因而成為研究的另一課題。
本研究選取車籠埔沿線挖溝所得斷層泥進行夾泥三軸變速率試驗( velocity stepping tests）試驗，在試驗規劃上主要針對斷層泥中皂土含量、圍壓大小兩大變因進行試驗，並探討前人研究之變速率試驗受剪過程孔隙水壓變化。最後利用有限差分連續體分析軟體 FLAC作分析工具，使用界面元素模擬斷層，以基本案例進行岩層預存弱面之剖面模擬，並且進行各項參數對界面滑動穩定性影響。分析模式需考慮網格建立、初始條件、邊界條件、材料參數、界面元素等主要分析條件。
夾泥三軸變速率試驗結果顯示，改變皂土含量百分比，穩定因子(a-b）值呈現隨皂土含量增加而上升之趨勢；摩擦穩定因子(a-b）值也隨著圍壓增加而有上升之趨勢，呈現速度強化現象。整理前人研究變速率試驗孔隙水壓資料，土壤若為過壓密狀態，於快剪階段，孔隙水壓會微幅下降，之後孔隙水壓受快速剪動激發而持續上升；於慢剪階段，孔隙水壓是持續下降；若土壤為正常壓密狀態，於快剪階段，孔隙水壓值會受剪動激發而持續上升；相對於慢剪階段，孔隙水壓仍持續上升的。
基本案例數值模擬分析結果中，當地表荷重越大、岩層材料參數E值較大或界面摩擦角較大時，其岩層累積應變能較大，於界面錯動瞬間釋放較大能量，且界面再次發生錯動週期較長；當考慮界面速度弱化情形時，發現岩層於錯動時釋放能量是較大的，滯動現象較為顯著。車籠埔斷層剖面數值模擬中，考慮界面元素有速度弱化情形時，應變能釋放集中的區域其能量釋放值較大於不考慮界面速度弱化情況。另外考慮較大正向應力時，同樣觀察應變能釋放集中區域其釋放能量大小，其應變能釋放量也是較大的，且更提高了一個級數之多。

關鍵字

摩擦組成律 ； 地震 ； 斷層

並列摘要

無資料

並列關鍵字

Earthquake ； fault ； friction law

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