限于當(dāng)前的技術(shù)條件，還沒(méi)有找到斷層失穩(wěn)的必震標(biāo)志（馬瑾，2009）。地震的預(yù)測(cè)和預(yù)防工作需要多學(xué)科眾多科研人員的密切合作和艱苦努力，需要一步步的前進(jìn)，需要從多個(gè)角度進(jìn)行探索（鄧起東，2008）。至今尚未找到量化預(yù)測(cè)強(qiáng)烈地震發(fā)生的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)模型，也尚未發(fā)現(xiàn)控制其孕育、發(fā)生和發(fā)展的標(biāo)志性定量要素以及邊界條件和約束（滕吉文，2010）。在這一艱難的征程上必須十分重視當(dāng)代先進(jìn)高科技的引入和有機(jī)的進(jìn)行學(xué)科交叉，方可達(dá)綜合、集成、并取得新的規(guī)律性的認(rèn)識(shí)（滕吉文，2010）。
被若干斷層切割的巖塊系統(tǒng)稱(chēng)之為斷層系統(tǒng)或斷塊系統(tǒng)，雁形、拐折、平行、交叉等斷層系統(tǒng)是一些典型的斷層系統(tǒng)。斷層系統(tǒng)在外力的驅(qū)動(dòng)下，由于斷層之間或塊體之間存在相互牽扯、制約，盡管是同一條斷層或塊體，其不同部位也可能具有不同的應(yīng)力、應(yīng)變狀態(tài)。一些斷層或塊體的運(yùn)動(dòng)、變形還可能為其他斷層或塊體的運(yùn)動(dòng)和變形提供讓位和鎖緊條件。一些異常與高應(yīng)力部位有關(guān)，例如，一些與應(yīng)力方向、大小變化有關(guān)的量；而一些異常與應(yīng)力釋放有關(guān)；一些前兆出現(xiàn)在高應(yīng)力單元，而地震發(fā)生在易錯(cuò)動(dòng)單元（馬瑾等，1999）。為了研究地震的發(fā)生機(jī)理及失穩(wěn)前兆的變形場(chǎng)和物理場(chǎng)，我國(guó)學(xué)者針對(duì)實(shí)驗(yàn)室尺度多種典型斷層系統(tǒng)，以聲發(fā)射、熱紅外、應(yīng)變片及光學(xué)觀(guān)測(cè)等作為主要的觀(guān)測(cè)手段，開(kāi)展了大量有價(jià)值的試驗(yàn)研究工作。許多研究人員針對(duì)某些地區(qū)的實(shí)際情況，考慮了一些主要的活動(dòng)構(gòu)造，通過(guò)建立實(shí)際尺度的數(shù)值模型進(jìn)行數(shù)值分析。通常，不允許斷層之外的巖石發(fā)生破壞，一般僅能提供應(yīng)力場(chǎng)、應(yīng)變場(chǎng)、位移場(chǎng)、塑性區(qū)等方面的結(jié)果，一般僅限于分析這些力學(xué)量的變化規(guī)律。因此，可以考查的力學(xué)量較有限，研究的手段較單一，對(duì)其他一些力學(xué)量的時(shí)空分布及統(tǒng)計(jì)規(guī)律的認(rèn)識(shí)還不夠深入。目前，實(shí)驗(yàn)室尺度典型斷層系統(tǒng)的力學(xué)行為數(shù)值模擬研究尚未引起足夠的重視，也未能取得重要突破，亟待深入開(kāi)展研究工作。毫無(wú)疑問(wèn)，上述研究會(huì)對(duì)地震的研究產(chǎn)生積極的意義：有助于理解復(fù)雜斷層系統(tǒng)的變形、破壞及黏滑行為及影響因素以及斷層的相互作用規(guī)律；有助于于尋找臨震階段的最有利觀(guān)測(cè)手段、比應(yīng)力增強(qiáng)更接近失穩(wěn)的、表現(xiàn)靈敏的臨震指標(biāo)、異常的有利觀(guān)測(cè)區(qū)域等，從而為抓住斷層失穩(wěn)的必震標(biāo)志創(chuàng)造條件。
斷層系統(tǒng)破壞和黏滑過(guò)程的綜合模擬是極富挑戰(zhàn)性的力學(xué)、地學(xué)難題，要想成功解決尚有大量工作需要進(jìn)行。本書(shū)對(duì)典型斷層系統(tǒng)破壞和黏滑過(guò)程單獨(dú)進(jìn)行處理，通過(guò)對(duì)FL，AC一3D進(jìn)行多方面的二次開(kāi)發(fā)，針對(duì)實(shí)驗(yàn)室尺度典型斷層系統(tǒng)的破壞過(guò)程、能量釋放的時(shí)空分布規(guī)律、事件的頻次一能量釋放關(guān)系的斜率絕對(duì)值的演變規(guī)律、位移反向區(qū)的時(shí)空分布規(guī)律、剪切應(yīng)變陡降的時(shí)空分布及統(tǒng)計(jì)規(guī)律及黏滑過(guò)程等問(wèn)題，深入開(kāi)展了數(shù)值模擬研究，具體研究?jī)?nèi)容主要包括下列兩方面：
�。�1）針對(duì)由非均質(zhì)的應(yīng)變?nèi)趸瘮鄬雍头蔷|(zhì)的應(yīng)變?nèi)趸瘞r石構(gòu)成的若干典型斷層系統(tǒng)的力學(xué)行為開(kāi)展研究，其中，包括雁形斷層和z字形斷層，雁形斷層又包括擠壓和拉張兩種典型雁形斷層。在這部分工作中，側(cè)重于研究破壞過(guò)程及前兆，采用了應(yīng)變?nèi)趸谋緲?gòu)模型，可用于一個(gè)黏滑周期內(nèi)斷層系統(tǒng)的復(fù)雜力學(xué)行為研究。
�。�2）針對(duì)由均質(zhì)的應(yīng)變強(qiáng)化.弱化斷層和均質(zhì)的彈性巖石構(gòu)成的若干典型的斷層系統(tǒng)的力學(xué)行為開(kāi)展研究，包括單一、交叉、拐折及雁形斷層，后者也包括擠壓和拉張兩種典型雁形斷層。在這部分工作中，采用了一種提出的摩擦強(qiáng)化-摩擦弱化模型，其與速率和狀態(tài)依賴(lài)的摩擦定律既有類(lèi)似之處，又有本質(zhì)的差異，可用于黏滑過(guò)程研究。
全書(shū)共5章：第1章緒論；第2章FLAC。-3D的介紹及二次開(kāi)發(fā)方法；第3章雁形斷層力學(xué)行為數(shù)值模擬；第4章Z字形斷層力學(xué)行為數(shù)值模擬；第5章典型斷層系統(tǒng)黏滑過(guò)程數(shù)值模擬。
本書(shū)的研究工作得益于著者2009年9月至2012年1月在中國(guó)地震局地質(zhì)研究所作博士后期間合作導(dǎo)師馬瑾院士的密切指導(dǎo)及此后的繼續(xù)指導(dǎo)。馬瑾老師對(duì)著者的要求十分嚴(yán)格，在審閱稿件和出站報(bào)告過(guò)程中，多次幫助著者重新措辭、重新組織材料、修改模糊的表述，幫助著者提煉研究工作的亮點(diǎn)、主要發(fā)現(xiàn)及研究意義，每次都提出多達(dá)幾頁(yè)的修改意見(jiàn)和建議，馬瑾老師甚至幫著者重新撰寫(xiě)稿件和出站報(bào)告的摘要和結(jié)論，對(duì)于著者沒(méi)有意識(shí)到的疏忽總能及時(shí)地指出，對(duì)于著者不經(jīng)意間犯的錯(cuò)誤進(jìn)行善意的批評(píng)，在著者遇到挫折時(shí)給予鼓勵(lì)和安慰，給著者發(fā)來(lái)很長(zhǎng)的電子郵件，及時(shí)對(duì)著者的研究方向和內(nèi)容提出寶貴建議，并給著者講授一些欠缺的基本知識(shí)和原理以及一些新的研究進(jìn)展，盡管馬瑾老師工作非常繁忙，還經(jīng)常能拿出一整天的時(shí)間與著者一起研究和討論問(wèn)題，甚至將出席會(huì)議的休息時(shí)間也拿出來(lái)對(duì)著者進(jìn)行指導(dǎo)。為此，馬瑾老師付出了大量的時(shí)間、精力和心血。
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