6水库诱发地震活动的工程地质分析2012教程.ppt

第六章 水库诱发地震活动的工程地质分析  ;6·1 基本概念及研究意义 在一定条件下，人类的工程活动可以诱发地震，诸如修建水库，城市或油田的抽水或注水，矿山坑道的崩塌，以及人工爆破或地下核爆炸等都能引起当地出现异常的地震活动，这类地震活动统称为诱发地震（ induced earthquake ）。其形成一方面依赖于该区的地质条件、地应力状态和有待释放的应变能积累程度等因素；另一方面也与工程行为是否改变了一定范围内应力场的平衡状态密切相关。; 一般说来诱发地震的震级比较小，震源深度比较浅，对经济建设和社会生活的影响范围也比较小。但是水库诱发地震则曾经多次造成破坏性后果，更有甚者，水库诱发地震还经常威胁着水库大坝的安全，甚至可能酿成远比地震直接破坏更为严重的次生地质灾害，因此对水库诱发地震发生的可能性应予以高度重视。 水库诱发地震活动发现于20世纪30年代。最早发现于希腊的马拉松水库。伴随该水库蓄水，1931年库区就产生了频繁的地震活动。此后，发现有相当一部分水库蓄水过程中伴随有水库诱发地震现象。 ;60年代以来出现了一些新的情况： 一方面是几个大水库相继产生了6级以上的强烈地震，造成大坝、附近建筑物的破坏和人员的死伤； 另一方面是发现了深井注水(美国)可以诱发地震，为水库诱发地震的形成机制提供了有价值的资料。于是这方面的研究重新活跃起来。;6.2 水库诱发地震活动性变化的几种典型情况 自1975年第一届国际诱发地震会议以来，经过研究的与水库蓄水有关的地震活动性变化的事例迅速增多。其中有的是活动性(频度、强度)增加，这类事例公认的约有百余例；活动性减弱的事例也有4例，绝大多数水库蓄水后地震活动性没有变化。下面分别介绍各种典型情况，而以水库活动性增强为着重点。;6.2.1 蓄水后地震活动性增强 6.2.1.1 卡里巴—科列马斯塔型 地震活动性的主要变化主要发生在1963年6月水库蓄水位超出正常高水位之后，尤以1963年8月库水位超出正常高水位2.9m之后为最强烈，此时水头增值仅为2％，以此作为地震活动性强烈变化的诱因是缺乏说服力的。可是在正常高水位附近，水位波动几米库容变化却很大，显然库底岩石所承受的水库附加荷载以及附加荷载的影响深度都随之产生较大变化，水库底部承受附加应力超出一定值的岩石的体积也会产生很大变化。 ;6.2.1 蓄水后地震活动性增强 6.2.1.1 卡里巴—科列马斯塔型 卡里巴水库位于赞比亚与津巴布韦边界上，时间1963.9.23，6.1级地震。位于东非断裂谷南西向分支卢安瓜—赞比亚裂谷的南西段赞比亚峡谷中，为中生代强烈下陷的断陷盆地，蓄水前即为低活动性地震带。 希腊的科列马斯塔水库6.3级地震（1966.2.5）为倾向滑动型。 基本特点：地震活动与库水位波动相关性不明显，震源机制解为倾向滑动型，水库位于断层下降盘。;;印度 科因纳坝;;6.2.1.2 科因纳—新丰江型 1．科因纳水库诱发地震 科因纳水库诱发地震之所以具有典型意义，就在于它是迄今为止最强的水库诱发地震(6.5级，地震序列中大于5.0级的达15次)，而又是产生在构造迹象最不明显、岩层产状基本水平、近200 a附近没有明显地层活动的印度地盾德干高原之上。 库、坝区均位于厚达1500m、产状水平、自古至始新世喷发的玄武岩层之上，由致密块状玄武岩与凝灰岩及气孔状玄武岩互层，凝灰岩中夹有红色粘土，渗透性不良(图6-7)。故孔隙水压力诱发的地震活动显著滞后于水位峰值，且由浅入深逐级诱发，逐步为水向深部深入创造条件，并于蓄水后5年多诱发了大震。;6.2.1.2 科因纳—新丰江型 2．新丰江水库诱发地震 与科因纳相比较，由于库坝区岩体被多条断层切割成块体，所以蓄能条件较差、震级较低。接近断裂带处岩体的渗透性较好，所以主震发震早、震动释放能量的峰值滞后于水位峰值的时间也短得多。 6.2.1.3 努列克型（塔吉克斯坦） 是天然地震强烈且现代地应力场和现代断裂活动均属逆掩断层型的少有的水库诱发地震实例之一。 6.2.2 蓄水后地震活动性减弱 两种情况：在较强烈的天然地震区修建水库后地震活动性较建库前有所减弱。 地震活动性以特定形式减小，称之为地震活动间隙(seismicity gap)。;6.3 水库诱发地震的共同特点 从以上典型实例描述可知，水库诱发地震不同类型虽各有其特性，但概括起来它们却有很多共性。这主要是这类地震的产生空间和地震活动随时间的变化与水库所在空间和水库水位或荷载随时间的变化密切相关，表示介质品质的地震序列有其固有特点和震源机制解得出的应力场与同一