基于时间域半空间Green函数建立的边界积分方程及其在动态破裂模拟中的应用

研究地震断层的自发破裂传播可以为通过震源过程了解地球介质应力状态提供理论基础，有助于理解震源破裂的机理和规律，在震源动力学研究中具有重要的地位.边界积分方程方法是研究地震断层破裂传播问题的常用方法之一，在处理复杂断层系统方面具有优势.本文从半无限空间Green函数的时间域积分形式解出发，推导出离散化的边界积分方程积分核，并将其分别应用到平面断层和弯折断层两种断层模型的动力学破裂过程的模拟中.模拟结果表明，当破裂传播到自由表面处时，会产生反射震相，反射震相与直达震相的耦合效应会导致自由表面处的破裂传播速率明显加快，同时这种耦合效应也可以促进破裂在断层弯折部位的传播.对于断层有一定埋深的情况，自由表面对破裂过程的影响较小，因而自由表面的效应仅在断层直接与地表相交或者断层上沿距离地表很近时需要纳入考虑范围.本文将自由表面的影响加入到断层的自发破裂传播研究中，有助于更真实地了解复杂断层系统中的动力学破裂过程.