土木工程地质—地应力

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1、浅谈地应力与地震的关系关键词:摘要：地应力测量是现今构造应力场研究的一个重要手段，可为地震成因和地震预报的研究提供重要的基础资料。木文通过简单的概况和实例资料简要的阐述了地应力与地震的关系,初步分析震前地应力变化的特征，并提出地应力的测最方法以及地应力相对值测最结果在地震研究工作中的应用。地应力界常；地应力变化特征；地应力的测量；地震预报一.概况及实例资料沈阳、锦州、大连站于1974年1月至1975年1月，各自形成250一300犬的人幅度地应力趋势异常（图1）。据华北地区各站地应力趋势界常主应力方向交汇，预测的震中区在营口一带或唐山及其沿

2、海或邢台地区（图2）。唐山站于1974年12月至1975年1月，出现大幅度地应力跳动异常（图3）。海城地震前，地质力学研究所于1975年1月23LI正式提出短临预报:“1975年］月30日或2月13日前后，在（图2）所示地区，可能发生5级左右地震。”大连站1975年图1海城地震地应力趋势异常图112・・114°116*118?J20a：JZ2e图2海城地震前地应力异常主应力方向交汇震中图）2助年4冰年6789月•・臣山姑图3唐山站海域地震前地应力跳动异常曲线图二、震前地应力变化特征从电感法地应力相对值测量结果中，科学家发现地应力可以出现一

3、个数年加强（电感测值的降低反映压应力的加大）到恢复的过程，此类变化称Z为地应力长趋势异常。例如北京市镇罗营台地应力电感曲线从1973年出现卜降,并在地应力人幅波动（即地应力趋势界常）后发生了海城、唐山大震，震后，1977—1978年恢复到1973年的测值水平。科学家还发现一些地应力的大幅波动，或在地应力长趋势异常变化背景上的一些附加地应力变化,是由于“震前震源应力场”的变化所引起，其表现形式及特征如下：1、震前震源应力场的两类表现一是地应力趋势（负、正）异常——在地应力电感Illi线上，往往表现为“凹兜”或“鼓包”的形式。异常持续时间可以

4、从I•几天、几个月到一年多。地震多在异常完成后数天、半个月以至数月发生。这类界常是1966年邢台地震之后,在李四光教授主持下总结出來的。它-•般反映儿百公里内的地震，如图1所示海城震前的地应力趋势异常。二是地应力速率异常般是在一天内出现压应力的急速加强,这可能由于断层的快速蠕动所致。地;S多发生在异常出现后的儿天到半刀以内，个别可达三十天左右。它反映的距离可以较远。这类地应力异常是我们预报地震主要的短临标志。2、异常主应力方向指向震中震前,上述两类界常主应力方向往往岀现指向或逐步转向震中的情况，这是它们很重要的一种特性。利用这个特性，可采

5、取多台界常主应力方向去交汇未来的震中区。在台网较稀的情况下,震前交汇区的而积约15000—25000平方公里，震中往往位于区内，偏者也多在一、二百公里以内（如图2）。在了解交汇区内何处存在孕役的地展地质背杲的前提下，我们还可进一步缩小预报地段。这就是现阶段根据地应力变化预报发震地点的主耍方法。山于不同时间、不同变化方式的这两类地应力界常主应力方向，都有指向震中的特性，故认为它们可能是不同发展阶段的震前震源应力场的反映。3、地应力趋势异常时间与震级对我国西南、华北数十次地展的地应力趋势异常，进行了多方案对比分析,发现趋势异常的全时间是决定震

6、级人小的主要因素，它与震级人小存在着良好的线性关系。4、地应力跳动异常有时震前数月至震前儿大，地应力会岀现一种急速突跳式的变化一一地应力跳动异常（如图3）。这类界常多数表现为张性的向上突跳,它往往是反映地震即将发牛•的一种短临标志。三、地应力的测量为了在近地表和地壳岩石屮直接进行原地绝对地应力测量获得主应力的方向和大小等资料，目前世界上主要采用应力（或应变）解除法和水主反玫裂法这两种测量方法。应力（或应变）解除法是冃前应用最广的一种应力测量方法。该方法简便易行,是了解地表浅部及工程地区应力状态的主要方法。其缺点是只能在离地表30到50米的

7、深度内进行。现虽已能达到300米甚至500米深，但测量手段相当繁杂和闲难，测量结果也往往不理想。深部应力解除法测量大部分是在地下巷道中进行的，但它受到巷道诱发应力的影响。只有在应力测量深入岩石的距离人于巷道的一肓径三倍以上，才不受这一影响。水压致裂法是冃前能够进行深部应力测虽的唯一方法。这种方法是利用可膨胀的封隔器在已知深度上封闭-•段钻孔，然后通过泵入流体来控制对钻孔的压力。从而记录张破裂发生时的破坏压力，在这种状态下停泵使水压回路保持密闭时的瞬时关闭压力，以及再次增压时使破裂重新张开的压力。根据破坏压力、关闭压力和破裂重新张开的压力及

8、孔隙压力即可确定水平主应力的人小。铅肓应力可根据上覆岩层的重量来估算。通过卬模套筒，或是用钻孔电视來测定破裂方位。破裂的方向也就是最大水平主应力的方向。由于水压致裂法不需耍套芯，故可在深井中测