花岗岩粗糙表面动摩擦形态演化

张 磊，王文帅，苗春贺，单俊芳，王鹏飞，徐松林,2

（1.中国科学技术大学中国科学院材料力学行为和设计重点实验室，安徽 合肥 230027；2.中国地震局地震预测研究所高压物理与地震科技联合实验室，北京 100036）

岩石界面动摩擦性能研究涉及非常广泛的研究领域，包含了多尺度、多重物理机制：与地震过程相关的板块摩擦，与岩体强度相关的节理剪切滑移，与岩石细微观强度相关的裂纹面切向承载性能等[1–2]。研究对象很复杂，研究难度很大。本研究将主要探讨动摩擦初期岩石界面粗糙形态的动力学演化描述。

岩石动摩擦过程大致可以分为3个阶段[2–4]：以表面波动传播控制的局部滑移为特征的波致摩擦阶段，以表面整体惯性控制的加减速运动为特征的惯性摩擦阶段，以及以表面整体匀速滑移为特征的滑动摩擦阶段。目前的研究集中于准静态和滑动摩擦两种情况，相关结果比较丰富，也比较成熟[5–7]；动摩擦初期岩石界面的动力学行为研究相对较少，争议也较多。岩石界面特性与动摩擦过程表面各种波系传播有关。Rubino等[8]采用高速摄影技术，跟踪拍摄了岩石中Ⅱ型裂纹表面亚瑞利波和超剪切波的传播过程。Passelegue等[9]基于一系列压力传感器监测到了岩石中Ⅱ型裂纹表面超剪切波的传播。岩石动摩擦初期的形态与界面表面形态有极大关联。为得到局部作用的清晰图像，Rubinstein 等[10–11]用透明的有机玻璃作为模型材料进行界面滑移开始时动力学行为观测，观测到粗糙界面上传播的3类波：跨声速的波、亚瑞利波和一种慢波。……