以均一的非線性力學探討岩石物理非線性波傳與動力斷層破裂機制(1/2)

專案詳細資料

Description

本計畫擬基於非線性力學的基礎來探索(1)岩石物理,(2)非線性波傳,與(3)動態破裂演化過程等三個課題。值得探索這些領域理由為由非線性力學的角度,打破以往透過微分方程的解來瞭解巨觀的岩石力學,震波傳遞與地震發生的機制。若改以微觀的角度來探討上述問題,則微觀的結果如何與巨觀的表徵聯結?綜合上述三種領域的研究為一個重大課題,可能嗎?在岩石物理的課題上,本計畫擬進一步的先瞭解固態岩石在晶格尺度下如何描述與建構具有裂隙與孔隙介質的岩石物理特徵。過去的數理模式研究可完整的分別描述裂隙介質與孔隙介質的物性表現卻無法將兩者結合。這種複雜度可透過晶格模型具有自組結構及具任意晶格幾何結構與排列的特性來彌補數理模式的不足,岩石強度的分布亦可以呈現同質的、任意的或呈不規則(碎形)幾何分布。本計畫的第一目標為模擬具雙重裂隙與孔隙的岩石與建立其對應的岩石物理參數。在非線性震波傳遞的課題上,PI 先由氣態與液態的微觀為出發點,來瞭解壓力/聲場的波傳現象,初步的成果在本計畫中顯示本項課題的探索值得持續下去。震波的傳遞可以很自然的透過局部晶格的震盪,結合晶格的缺陷與黏滯特性來完整的描述。探究微觀、局部的應力與應變關係,對具孔隙與裂隙的岩石其所伴隨的岩石物理條件,在微觀下的非線性波傳與巨觀的、整體的地震波表現。其在波速,頻散,耗散與散射等波傳現象的影響程度會如何?我們是否可以觀察到受破壞當下或之後的岩石其對震波傳遞的表現是否有所不同?這些課題皆是值得探討的議題。地殼受地體構造上的大尺度平均荷載應力經長期的累積與相對較小應力的變動往往是觸發地震發生的基本想法與解釋。這種現象說明了地殼的不穩定性與其處於臨界狀態是發生地震的主因。相對較大的地震是由長時間大地應力的加載,累積,傳遞,轉換,集中,破裂,小地震的觸發與斷裂前緣的擴張,裂隙的開、閉與傳遞等因素所控制。岩石破壞的過程直到斷裂結束後可有或不需要額外附加的應力增量變化。考量不同岩石組構其強/弱介質的異質性是岩石物理研究的範疇,也是進行動態斷層破裂過程模擬中必須考慮的基本影響因素。基本的斷層破裂物理過程與巨觀現象,可先透過小規模的固態晶格模型數值模擬,達到理解斷裂過程的基本力學行為再透過實體尺度的建模與平行計算來達到實際應用的目的。綜合而言,本計畫跳脫過去一般的研究思路與脈絡肌理,企圖透過微觀尺度的晶格模型、利用岩石組構與誘發地震的機制皆具有自發組織與臨界(SOC)特性、透過多重尺度的模擬、應力的加、卸載來逐步探索震波波傳與地震孕育、斷裂與破壞的非線性斷層力學演化過程。聯結微觀與巨觀的結果可透過平行化計算跨越兩者間的障礙。
狀態已完成
有效的開始/結束日期1/08/1731/12/18

聯合國永續發展目標

聯合國會員國於 2015 年同意 17 項全球永續發展目標 (SDG),以終結貧困、保護地球並確保全體的興盛繁榮。此專案有助於以下永續發展目標:

  • SDG 11 - 永續發展的城市與社群
  • SDG 15 - 陸上生命
  • SDG 17 - 為永續目標構建夥伴關係

Keywords

  • 岩石物理
  • 固態晶格
  • 動態破裂
  • 數值模擬
  • 非線性力學
  • 震波傳遞

指紋

探索此專案觸及的研究主題。這些標籤是根據基礎獎勵/補助款而產生。共同形成了獨特的指紋。