Влияние трения и прочностных свойств среды на формирование зон локализации деформации в надвиговых структурах

Abstract

В рамках модели тектонического клина выполнено численное исследование формирования разломных структур в условиях надвига. Предложен вариант модели с изменением трения между подошвой слоя и жестким основанием в ходе развития необратимой деформации. Получен ряд характерных для зон надвига деформационных структур и определены условия, обеспечивающие их формирование. Выделен диапазон значений коэффициента трения, при котором проявляется его влияние на общее строение надвиговых структур. Показаны области зарождения, а также основные конфигурации разломных структур в зависимости от параметров среды и условий трения в основании. Зарождение зон локализации возможно как в основании слоя, так и на поверхности, в областях неровности рельефа, а также во фронтовой части зоны развития пластической деформации. Получено, что формирование листрических разломов происходит в основании слоя в среде с низкой сдвиговой прочностью. В среде с высокой прочностью возможно зарождение полос локализации у поверхности слоя. Проведенные расчеты показали, что основными факторами, определяющими общую конфигурацию деформационной структуры и строение разломов надвиговой зоны, являются прочностные характеристики среды и трение между деформируемым слоем и жестким основанием. Моделирование процессов деформации осуществлялось путем решения системы уравнений динамики упругопластической среды с использованием явной численной схемы в постановке плоской деформации. Поведение среды описано при помощи модели с предельной поверхностью Друкера–Прагера и неассоциированным законом течения. Учитывалось упрочнение и разупрочнение среды в ходе развития пластической деформации.