断层破裂传播过程是非常复杂的,受多个因素的控制,如断层结构、介质特性、断层面上不均匀应力的分布等都对其有重要影响。深入分析和讨论各因素对于断层破裂传播过程的影响,有助于我们理解地震破裂发生、传播和停止的物理机制,以及近场强地面运动特征。边界积分方程方法是研究断层动力学破裂过程的重要手段之一,尤其在处理复杂断层几何形态问题上有其独特的优势。因此,本文的研究目标就是基于该方法,深入讨论上述因素对于断层动力学破裂传播过程复杂性的重要影响。为了实现研究目标,开展了如下工作：(1)选用边界积分方程方法,采用三角形网格离散三维断层模型,对断层面上滑动速率进行箱型离散化,较好地解决了模型和方程离散化过程中兼顾模型离散精度和界面物理参数离散精度问题。●首先从位移表示定理出发,利用牵引力边界积分方程方法,结合应力-应变本构关系等建立了全空间三维断层动力学破裂积分方程。为了去除格林函数超奇异性,采用了分部积分的方法,对方程进行了重整化处理。其次,通过对断层面上滑动速率进行箱型离散化处理,最终建立了用于三维断层破裂过程模拟的边界元方程。复杂断层模型的离散化,则采用了前人在利用边界积分方法处理此类问题时较少采用的三角形网格。●基于FORTRAN语言编写了断层动力学破裂模拟程序,通过与经典算例的对比,检验了程序的正确性。(2)研究了断层不同几何形态对动力学破裂传播过程的影响,通过多参数组合分析,探讨了影响全空间断层破裂传播的控制因素,构建了全空间断层动力学破裂相图。(3)模拟研究了自由表面影响下,断层埋深、倾角及断层面上应力不均匀分布对断层动力学破裂传播过程的影响,构建了半空间断层动力学破裂相图,探讨了超剪切破裂形成的条件。(4)对2010年青海玉树7.1级地震进行了破裂过程运动学反演和动力学模拟,重构了此次地震的地震破裂过程。经过上述研究工作,获得了以下认识：(1)断层动力学破裂传播行为受凹凸体内外初始应力、临界滑动弱化距离及凹凸体半径等初始输入参数的影响。即使非常简单的平直断层模型,破裂行为也会因上述参数的不同而有所差异。对这些参数的影响进行系统分析,构建了全空间破裂相图。得到走滑断层的破裂形态有三种：破裂难以发生、亚剪切破裂和超剪切破裂；倾滑断层的破裂形态只有两种：破裂难以发生和亚剪切破裂。也就是说,超剪切破裂只发生在走滑断层中,而倾向滑动中不存在这一现象。(2)复杂的断层几何结构对震源破裂传播过程有重要影响。断层的弯折可以减缓或阻碍破裂的传播。即使在均匀介质中,破裂遇到断层弯折之后也可能自动停止。而且,较大的弯折对于破裂的传播行为有较大影响,可以视为障碍体。对于分支断层而言,当分支断层与主断层夹角较小时,破裂在分支处不继续沿主断层,而是沿着主断层平面外的分支断层传播。当夹角较大时,破裂既沿着面内分支断层传播,也沿着面外分支断层传播。但由于能量耗散,两个分支上总的滑动量都有所减小。局部的构造和断层的非平面结构在地震产生和破裂过程中显示了非常重要的作用。(3)自由表面影响下,断层埋深、倾角变化、非均匀初始应力和破裂强度分布会显著影响断层动力学破裂过程。●对于断层与地表相交的情况,自由表面的存在对破裂传播过程有重要影响,地表起到增强破裂的作用。与地表相交的走滑断层很容易产生超剪切破裂,而倾滑断层即使在高初始应力情况下也不会产生超剪切破裂现象。当断层埋藏较深时,破裂传播图像与全空间中相似,地表效应可以逐渐忽略。● 断层倾角的变化也控制了断层的动力学破裂过程。由于自由表面的存在,随着断层倾角的增大,滑动速率和滑动量逐渐减小。分析主要是因为断层和自由表面之间的耦合随着断层倾角的增大而减弱的缘故。●断层面上初始应力及破裂强度的不均匀分布使得破裂传播的形态出现明显差异。破裂更易于向高应力区域扩展。沿走向破裂传播过程中,高应力作用控制下更容易出现超剪切破裂现象。具有高强度的障碍体对破裂的传播起到了阻碍或抑制的作用,这一点和全空间弯折断层的破裂过程相似。也就是说,非平面断层几何形态和应力分布之间存在某种等效转换关系。对于半空间问题,由于自由表面的存在,使得入射波和反射波等相干叠加。破裂前锋能量增强,更容易越过障碍体。(4)重构2010年青海玉树7.1级地震运动学破裂图像,模拟显示,在此次地震的破裂传播过程中可能存在亚剪切波到超剪切波的跳跃。而自由表面的存在和高应力凹凸体的存在,可能是产生超剪切破裂的重要原因。