应力扰动对断层摩擦影响的实验研究的任务书.pdfVIP

应力扰动对断层摩擦影响的实验研究的任务书

任务书

一、研究背景

断层是地球表面不同岩层之间的界面，地壳运动的结果之一。断层的摩

擦特性是控制地震活动的关键因素之一。然而，断层摩擦的机理还存在

争议，特别是在应力扰动影响下的断层摩擦行为。现有的实验数据仅仅

表明了扰动频率对断层摩擦行为的影响，而扰动幅度等其他因素的作用

还未系统地研究过。为了深入研究应力扰动对断层摩擦行为的影响，本

研究拟开展基于模拟实验的研究工作

二、研究目的

本研究的目的是通过模拟实验来研究应力扰动对断层摩擦行为的影响

具体任务包括：

1.设计实验方案，包括实验样品制备、应力扰动装置设计、实验参数设

定等

2.制备实验样品。选择具有代表性的岩石样品进行实验，制备出不同应

力状态、不同粗糙度的平板样品和不同长度、不同粗糙度的柱状样品，

并进行表征

3.设计并制造应力扰动装置。根据实验要求设计出适合的扰动装置并制

造出来

4.进行实验。在制备好的实验样品上安装扰动装置，控制实验参数进行

实验，记录实验数据

5.数据处理和分析。对实验数据进行分析和处理，得出断层摩擦行为对

应力扰动的响应规律

6.撰写研究报告。根据实验结果，撰写符合学术规范的研究报告

三、研究内容

1.实验样品制备。根据实验需要制备出不同应力状态、不同粗糙度的平

板样品和不同长度、不同粗糙度的柱状样品。样品的制备需要先进行样

品预处理，如去除表面污物、粗糙度处理等，使其符合实验要求

2.应力扰动装置的设计制造。针对实验需求，用合适的传感器、控制器、

液压或电动机等部件搭建出应力扰动装置

3.实验接触状态模拟。为了模拟真实断层摩擦行为，需要进行接触状态

模拟Ångström长时间摩擦法、稍加改进的双剪切装置、单剪切装置等

常用于模拟断层摩擦过程中出现的摩擦滑动和快速振荡的接触状态

4.实验参数设计。应力扰动实验中的参数设置一般包括应力、速度、频

率、扰动幅度、环境参数等。应根据实验需求合理设置参数，以达到研

究目的

5.实验数据处理和分析。对实验数据进行处理和分析，例如曲线绘图、

统计量计算等。根据所获结果，结合文献其它结果进行分析、讨论，得

出应力扰动对断层摩擦行为的规律性

6.研究报告。根据实验所得结果，撰写研究报告，该报告应具有清晰的

研究目的、设计方案、实验结果展示和论证分析等部分

四、开展条件

1.实验室和设备：需要具有符合实验要求的研究设备，例如微型拉伸机、

剪切机、流变仪、热释光等等

2.岩石样品：根据实验需要制备不同类型、不同状态的岩石样品

3.实验人员：需要具有相关实验经验和科研素养的实验人员，包括岩石

力学、地震学、工程地球物理等专业人员

五、预期成果

1.提高对应力扰动对断层摩擦行为影响的认识与理解

2.可作为对断层摩擦机制等方面的参考，并有助于提高地震预报准确性

3.发表关于应力扰动对断层摩擦影响的相关研究论文