Sürtünmeli-kayma olgusunun sayısal çözümleme yöntemiyle modellenmesi

Sürtünmeli-kayma deneyleri sığ odaklı deprem mekanizmasının anlaşılmasına yönelik faydalı bilgiler ve ipuçları verebilir. Bugüne değin yapılan bu tür deneysel çalışmaların çoğu, sistemin kayma hızındaki ani değişmelerin etkisini içeren sürtünmeli-kayma modellerinde yoğunlaşmıştır. Oluşumsal eşitliklerle yorumlanan fiziksel modellerin azda olsa sayısal çözümlemeleri de yapılmış olmasına rağmen, sonlu eleman veya sonlu farklar gibi sayısal programlarla yeterince simulasyonu yapılmamıştır. Bu çalışmada, bu boşluğun giderilmesine yönelik, bilgisayar kontrollü doğrudan-makaslama aletiyle oluşturulan hız-kademesi değişimi deneyinin, sonlu farklar yöntemiyle çalışan sayısal çözümleme programı (FLAC-2D, versiyon 3.22) ile simulasyonu yapılmıştır. Simulasyonun deney sonuçlarına yakın çıkması bu modelin geçerliliğini sağlamış ve laboratuvar koşullarındaki zorluklara girmeden bir çok model çalışması yapılarak deprem oluşum mekanizmasının aydınlatılmasına yönelik araştırmanın alt yapısı oluşturulmuştur.

Modelling of frictional-sliding phenomenon with numerical analysis method

Shallow focus earthquakes occur from the sudden slip of faults in the earth crust. As these kind of earthquakes occur at the upper part of the brittle structure of the earth crust, they are closely related with the frictional rock phenomenon. When it is evaluated from this point of view, the frictional-sliding experiments can give valuable information and hints for understanding the mechanism of shallow focus earthquake. Up to now, most of these experimental studies carried out, have been focused on the frictional-sliding models those include the effect of sudden change of sliding velocity. In this study, the results of the dynamic, non-linear frictional sliding experiments have been investigated by numerical method. The experimental results of the computer controlled direct-shear test apparatus have been modeled with the numerical program (FLAC-2D version 3.22) which is based on finite differences method.

PDF

___

1 Brace, W. F. ve Byerlee, J. D., 1966, Stick-slip as a mechanism for earthquake, Science, 153: 990-992.

2 Boatwright, J. ve Cocco, M., 1996, Frictional constraints on crustal faulting, J. Geophys. Res., 101:13,895-909.

3 Cundall, P. A. ve Board, M., 1988, A microcomputer program for modelling large-strain plasticity problems, Proc. 6th Int. Conf. on Numerical Methods in Geomechanics, Innsbruck, 2101-2108.

4 San D. 1999, "An Experimental and Numerical Approach to Shallow Focus Earthquake Mechanism", Doktora Tezi, METÜ, Ankara

5 Chester, F.M., 1994, Effects of temperature on friction: Constittutive equations and experiments with quartz gouge, J. Geophys. Res., 99: 7247-7261.

6 Bro, A., 1992, Stick-slip behaviour of smooth joints, Int. J. Rock Mech. Min. Sci. & Geomech. Abstr., 29: 171-177.

7 Linker, M.F. ve Dieterich, J.H., 1992, Effects of variable normal stress on rock friction: Observations and constitutive equations, J. Geophys. Res., 97:4923-4940

8 Olsson, W.A., 1988, The effect of normal stress history on rock friction, in Key Questions in Rock Mechanics: Proceedings of the 29th U.S. Symposium, 111-117.

9 Tullis, T.E., 1988, Rock friction constitutive behaviour from laboratory experiments and its implication for an earthquake prediction program, Pure & Appl. Geophys., 126: 555-588.

10 Dieterich, J.H., 1972. Time-dependent friction in rocks, J. Geophys. Res., 77: 3690-3697.

11 Ruina, A., 1983, Slip instability and state variable friction laws, J. Geophys. Res., 88:10,359-10,370.

12 Cox, S.J.D., 1990, Velocity-dependent friction in alarge direct shear experiment on gabbro, Deformation Mechanism, Rheology and Tectonics, Geological Society Special Publication, 54:63-70.

13 Itasca Consulting Grop, Inc., 1995, Flac Version 3.22., Minneapolis, Minnesota:ICG.

14 Dizdar, E.N., Uygulamalı Olasılık ve istatistik, ABP Yayınları, 2004.

15 Blanpied, M.L., Tullis, T.E. ve Weeks, J.D., 1987, Frictional behaviour of granite at low and high sliding velocities, Geophys. Res. Lett., 14: 554-557.