水库诱发地震对混凝土坝的影响及抗震设防

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1、第27卷第5期长江科学院院报Vo1．27No．52010年5月Journ．alofYangtzeRiverScientificResearchInstituteMay．2010文章编号：1001—5485(2010)05—0071—05水库诱发地震对混凝土坝的影响及抗震设防张丽芬。廖武林，曾夏生，王秋良(1．中国地震局地震研究所，武汉430071；2．中国地震局地球物理研究所，北京100081；3．湖北中南勘察基础工程有限公司，武汉430081)摘要：水库诱发地震已成为影响大坝安全的重大环境问题，会给大

2、坝造成不同程度的危害。以新丰江水库地震和柯依纳水库地震对大坝的破坏为例，探讨水库地震对混凝土大坝的影响。对于混凝土坝通常坝顶最易遭到破坏，坝顶的过坝公路及非结构建筑，增加了破坏的可能性，因此在抗震设计时需要考虑坝顶动力放大效应和坝体高阶振型对坝头应力的影响。利用实测的地震加速度记录，对大坝进行抗震反应分析，综合大坝地震应力分析来看，地震作用在坝踵处产生较大的拉应力，而坝趾附近的剪应力也较大。在刚度发生突变的位置及上下游坝面坡折部等易发生较大拉应力处，均为坝体的抗震薄弱部位。基于水库地震对大坝的影响，做好

3、抗震设防是保障大坝安全的一个重要因素。关键词i水库诱发地震；混凝土坝；动力响应分析；抗震设防中图分类号iP315．1文献标识码：A5．9～4．5级中等强度的占27％，发生4．4—3．0级弱震和3．0级以下微震的占到70％(分别为32％和1概述38％)。在我国这一比例相应为4％、16％和80％。大坝是水利建设和能源建设的骨干工程，在国今天人们已经认识到水库诱发地震是关系到大坝安民经济发展中占有重要地位⋯。在水库大坝给社全的重大环境问题，因此在设计大坝时应给予必要会带来巨大经济效益的同时，因蓄水诱发的水库地

4、的考虑。震也给人们带来了灾难，它已成为影响库、坝区及周围地区公共安全的重要影响因素之一。2水库诱发地震动特点水库诱发地震是指在库坝区存在发震条件(区域活动断裂构造，良好的导水渗水通道，发育的岩溶发震震级6级左右，震中烈度达Ⅷ度的水库地系统等)的前提下，因水库蓄水而诱使坝区、库盆或震震例共6例，均造成了较大震害。通过对这些震近岸范围内发生新的地震或使得原有地震活动性明例的分析，可简单归纳水库诱发地震动特点如显改变(加剧或减弱)的现象。下：水库诱发地震最早在1931年发现于希腊的马(1)地震序列由前震、主震

5、和余震组成，前震拉松(Marathon)水库，20世纪60年代以来，先后在多，余震衰减慢(衰减系数0．9)，强余震和主震震级中国广东新丰江、赞比亚卡里巴(Kariba)、希腊科列比高达0．87。马斯塔(Kremasta)、印度柯依纳(Koyna)等水库诱发(2)频度-震级关系中的b值，前震为1．12，比了6级以上的强烈地震，同时在美国丹佛地区，发现余震1．04高，比构造地震O．72要大1．4～1．5倍。了深井注水诱发地震的现象，使水库诱发地震引起(3)地震卓越周期短(新丰江0．07s，柯依纳了科学界的高

6、度关注。我国迄今已报道的水库诱发0．1s)。震例近30例，其中得到公认的有17例，是世界上水(4)诱发地震持续时间短，一般为同级构造地库地震最多的国家之一。从水库诱发地震的强震的1／3～1／4。水库诱发地震垂直峰值与水平峰度来看，全球发生6．0级以上强烈地震的仅占3％，值加速度之比约为2：3，构造地震约为1：2。收稿日期：2o10—03—02：修回日期：2010—03—29基金项目：国家自然基金重点基金项目(40730317)；中国地震局地震研究所所长基金(IS200956052)作者简介：张丽芬(19

7、81一)，女，山东泰安人，助理研究员，现从事水库诱发地震研究工作，(电话)027-87166247(电子信箱)zhanglfl12@163．corn。72长江科学院院报2010年(5)大坝与岩基相互作用效应明显。订的印度地震区划图上表明该区是无震的。该坝为水库诱发地震因震源较浅，一般不超过10km，一长约854Ill的重力结构坝，大坝用许多平均宽故较大震级的水库地震可能会对大坝及相关附属设16m的钢筋混凝土石柱建成。1967年Koyna6．4级施造成严重破坏。水库地震距大坝仅2．4km。地震发生后，尽管

8、大坝未出现溃坝垮塌现象，但给大坝及附属工程造成了严重破坏¨⋯。在坝顶处，高17m、宽10m的吊机3水库诱发地震对混凝土坝的破坏塔遭受了严重破坏。预制水泥镶板和钢筋混凝土柱水库蓄水后可能导致构造应力的提前释放、库的主构架有许多地方破裂。横过坝顶上游一侧与石水压入溶洞引起塌陷和区域荷载重新调整导致岩石柱的封缝之间垂直孔上覆盖的松动花砖被抛到下游滑移均可能诱发地震J。诱发地震对大坝可能构一侧。该运动的影响破坏程度从坝端向坝中心前进成的危害有：①坝