地震前热异常机理多物理场耦合数值模拟初步研究

邓志辉 丁留伟 陈梅花

（中国地震局地质研究所，北京 100029）

地震的孕育和异常的产生是多物理场相互作用相互影响的过程，其中应力场、渗流场和热场是其中最重要的物理场。岩石变形与热效应导致流体孔隙压力和渗透特性的改变；流-固传热和岩石变形生热引起温度变化；热应力与流体孔隙压力变化影响岩石变形。

本研究建立了一个理想化二维模型，10 km×10 km, 域内为饱和弹性多孔介质，断层带宽1 km，倾角79°；底边界40 ℃，左右绝热，初始域内温度y向线性减少，顶面为20 ℃。左边界以3[mm/year]向右挤压，右边界固定，下边界在y方向上固定。域内初始水头值为10 m，左、右、下边界无流动。计算时长1000年，步长1年。

图1 为渗流速度和流向分布计算结果。若把流速矢量放大，并且只显示流速小于4*10-12m/s的图像，则速度场和速度方向分布如图2。从图2中可见，当岩体受挤压作用时，地下水总体向上运动，断裂带渗流速度远大于非断裂带，上部流速大于下部，断层两侧流体流向断裂带。

图1 断裂带内流速和流向分布图

图2 流速小于4*10-12 m/s的渗流速度和流向分布图

图3为温度场分布图，温度等值线通过断层带时都向上弯曲，表明断裂带内的温度高于带外的温度。在模型顶面处，断裂带内温度上升了约10 ℃，而非断裂带的温度只上升了约2 ℃。

图3 温度场等值线分布图（箭头表示流向）