库水渗流与荷载对水库地震形成的影响分析.pdf

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1、第32卷第4期地震地质VO1．32．N()．42010年I2月SEISMOLOGYANDGEOLOGYDec．2010doi：10．3969／j．issn．0253—4967．20lO．04．005库水渗流与荷载对水库地震形成的影响分析刘远征，。马瑾’姜彤。潘纪顺1)中国地震局地质研究所，地震动力学围家亳点宴聆事，北京1000292)华北水利水电学院资源与环境学院，郑州450008摘要文中从库区水文地匝结构及库水重力对库区附近断层库仑应匀的影响出发分圳进行讨论，得出以F结论：1)当蓄水区域存在碳酸盐岩地层，且岩伴存在较大、较深的饱和或非饱和溶洞、矿洞时，该洞

2、穴被库水淹没后，容易l形成快速响应型地震。2)通过数值计算可知，库水重力对库区附近断层库仑力的影响，与区域背景应力场、断层产状及断层与水库的相对化置有关。水库位于断层下降盘，且断层倾角较大时，埘断失稳有显著的促进作：此时，正倾滑断层局部与逆倾滑断层整体易出现库仑应力值增加一具有相似地表出露环境与产状的正倾滑断层库仑应力最大止增量火于逆倾滑断层库仑应力最大正增量：擘擦系数为0．6时，重力引起的断层库仑血力的最大正增量约为饱和溶{l可内孔隙力影响值的1／4孔隙压力的作用更值得重视：关键词水库地震晖仑应力孔隙弹性介质理论岩溶重力倚载断层产状中图分类号：P315．2

3、文献标识码：A文章编号：0253—4967(2010)04—0570—160引言水库地震的形成机珲争论由来已久，从世界卜有关水库诱发地震的首次报道——美国的米德湖水库地震(Carder，1945)至今，对该机理的研究已有60多年。总结前人的研究方法，基本上可分为2大类：第一，从水所起的作JI_}j人于，研究水的重力和孔隙压力对水库地震的诱发所起的贡献，强调了重力与孔隙力对水库地震诱发的作用(Carder，1945；Beck，1976；Simpsoneta1．，1988；高士钧等，1990；沈立英等，1992；秦清等，1995；徐娟等，1996；Talwani

4、，1997，2000；Gupta，2002；Nascimentoeta1．，2005；Hainzleta1．，2006)；第二，从水库所在区域的地质背景人手，研究诱发水库地震的构造条件、岩性条件及应力背景，强调r区域地质背景各『天I素对渍发水库地震的作用(胡毓良等，1979；丁原章等，1983；复其发等，1988；Talwani，1997；胡平等，1997；Cheneta1．，1998；易立新等，2004；黄广思等，2004；李砰等，2005；Miller，2008；车用太等，2009)。根据不同学者的研究，可以把水库地震的基特征归纳奠u下：(1)岩溶对诱发

5、水库地震有重要作用(胡毓良等，1979)；在岩溶区，降雨往引起地震(Miller，2008)。(2)从水库地震的发生时『日j与水库蓄水时间的间隔看，有时两者时『f1J间隔很短，有时地震[收稿日期]2OlO一05—31收稿，2010—11—21改回。[基金项目]国家自然科学基金(40872129)与地震动力学家重点实验室，LF放基金(LED201OB01)共同资助。4期刘远等：库水渗流与倚载对水库地震形成的影响分析571[j』j滞』此．分别做称为快速响掣和滞后响应型地震(Simpsoneta1．，l988)。Simpson等认为快速响f1地震足地壳水爪力作用下

6、生弹性形变而诱发的；而滞后响应地震是在水的渗透过r}I．孔隙J力增JJfl，有效心力降低而诱发的。(3)Biot(1941)把弹性力学基本理论和达四定律相结合，得出孔隙弹性介质中流体应力随叫‘I11Jf递的本方，学暂们将其J泛啦用到解释水库地震现象(Bellela1．，1978；雷兴林等，2008；Ge(11．，2009)F1力触发理论(Kingeta1．，1994)提出后，很多学者开始尝试用库仑应力论对水地震进行解释(霄兴林等，2008；Geet。f．，2009)。行认为，既然址昕水库都诱发地震，那么能产生发地震的水库一定有其特殊条件。文际f，一个水『×：

7、址否会Ⅲ现诱发地震与町能产生仆么样的地震类型，必须结合具体地区的J、力条什地喷条件水分析(马瑾，1987)：以下将分别讨论孔隙压力和重力对诱发地震的作川第·，通过岩体介质的胙均匀性、饱水状态的差异性以及地下水流动的同有特性等，来说明这特性甜断』L『】部仑力的影响一第二，利用Ansys10．0计算了不同断层类以及断层与水的f}l埘似小同的情况下，库水重乃对断层霄仑应力的作用。l中国及同外的部分水库地震统计『1．l大】外柯l40余水库诱发了地震(姚迄牛，2006)。不同学者对水库地震的认定意行小致，本文以畅清源等(1996)编写的水库诱发地震}』录巾的部分震例一

8、些较新的文献资料为础进统汁分析．快速响f、水胯地震滞