活动断裂带近场强震作用下岩土松散介质材料动力特性及灾变机制研究

摘要

随着“一带一路”倡议与“交通强国”战略的实施，重大工程穿越活动断裂带难以避免。该区域受板块运动影响，强震频发，广泛发育的岩土松散介质在近场强震脉冲、方向差异性等复杂动力作用下易触发灾变。当前研究主要从活动断裂带近场强震作用的评价、表征及模拟，近场强震作用下岩土松散介质材料动力学试验及宏观特性，近场强震作用下岩土材料的动力学模拟及细观机制，活动断裂带岩土松散介质材料的动力学本构及应用四方面展开。在近场强震作用的评价、表征及模拟方面，活动断裂带初始应力条件受地质构造等因素影响显著，近场强震呈现方向差异性、脉冲特性和不对称性，但相关特性的产生机制、分布规律及工程模拟方法尚需深入研究；在近场强震作用下岩土松散介质材料动力学试验及宏观特性方面，相关研究表明初始剪应力、脉冲特性、方向差异性与不对称性对岩土松散介质材料的动强度、变形及孔压累积等动力特性影响显著，但现有研究未充分考虑近场强震复杂动力条件的综合作用；在近场强震作用下岩土材料的动力学模拟及细观机制方面，有限元、离散元、非连续变形分析等方法被广泛应用，但其在精细化模拟复杂颗粒材料时面临精度与效率挑战，且近场强震特性对细观组构演化的影响及宏细观关联机制尚不明确；在活动断裂带岩土松散介质材料的动力学本构及应用中，现行工程设计方法多忽略近场强震关键动力特性及岩土参数的动态演化，非线性本构模型虽有发展但仍需完善。综上，现有研究在近场强震特殊动力条件下在岩土松散介质材料的灾变机制、数值模拟及本构模型等方面存在不足，需进一步开展多场耦合试验、细观模拟及本构理论创新，为活动断裂带区域工程抗震设计提供理论支撑。

关键词

活动断裂带 / 近场强震 / 岩土松散介质 / 动力特性 / 灾变机制

基金资助

国家自然科学基金项目(U2468214、52378370); 国家重点研发计划项目(2024YFE0111900)