基于ANSYS的走滑断层黏滑运动的数值模拟

张增换

摘要：运用ANSYS软件建立二维几何模型，采用粘弹性的力学参数，通过建立接触单元，模拟了10万年时间尺度的平直走滑断层活动（即地震），通过与时间相关的瞬态计算方法分析了压性条件下的断层活动特征，得出在给定的边界条件下断层的最大位错为6m，约在4.1万年以前断层发生的位错都比较小，且平直断层的周期性活动不明显。

關键词：走滑断层；黏滑运动；数值模拟

1 几何模型的建立

本文利用ANSYS软件建立二维的理论模型模拟分析了平直走滑断层粘滑运动特征。模型长800km，宽500km，地共划分了2120个单元，整个几何模型参数按照下地壳设置，力学参数设置为均匀的、各向同性的，通过接触设置实现断层间的摩擦接触，本文用的摩擦本构关系是摩擦强度依赖于滑动速率的方程，这样简化了我们的计算。采用粘弹性材料标准线性固体模型，材料参数如表1所示。左侧边界x方向固定，右侧施加位移边界条件，设置挤压速率2cm/a，的位移，计算时间为10ma，计算步长为10年。整个模型为理想化的简化模型，计算方法为瞬态的FULL法，载荷的时间也为符合地质特征的逐步施加，即将给定的位移边界条件一步一步的逐步施加。再计算完成后，通过POST26时间历程后处理模块，分析断层面上节点的滑动位错随时间的演化的情况，从而明确断层错动（即地震）随时间的变化情况。表1走滑断层模型模型主要参数及模型材料。

2 主要结果与分析

地质问题大多是时间相当漫长的……