水庫誘發(fā)地震工程地質(zhì)研究殷琦曹建軍王潔

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1、水庫誘發(fā)地震工程地質(zhì)研究殷琦曹建軍王潔殷琦曹建軍王潔南京市水利規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司南京210000摘要：水庫誘發(fā)地震經(jīng)常威脅水庫、大壩的安全，而由其引起的次生災(zāi)害遠(yuǎn)比其造成的直接破壞更加嚴(yán)重。相對(duì)于天然地震，水庫地震很容易產(chǎn)牛水患和社會(huì)恐慌。因此，應(yīng)對(duì)水庫地震給予充分重視。預(yù)測水庫誘發(fā)地震類型、潛在震源區(qū)及可能發(fā)牛的震級(jí)上限，并對(duì)水庫誘發(fā)地震的危險(xiǎn)性進(jìn)行評(píng)價(jià)，可為工程運(yùn)行、庫區(qū)周邊居民正常牛產(chǎn)?；钐峁Q策依據(jù)，也為政府部門做好地震防范措施提供一定的參考。關(guān)鍵詞：水庫地震條件效應(yīng)1水庫誘發(fā)地震的基木特征1.1水庫誘發(fā)地震類型水庫誘發(fā)地震類型主要有以下幾種：（1）構(gòu)造

2、破裂型。構(gòu)造地震亦稱“斷層地震”，它是由地殼（或巖石圈）發(fā)牛斷層而引起。發(fā)震條件主要是：⑴有區(qū)域性或地區(qū)性斷裂帶通過庫壩區(qū)；（2）斷層在上更新世以來有明顯的構(gòu)造活動(dòng);（3）沿?cái)嗔褞в械卣鸹顒?dòng)的記載；（4）斷裂帶具有一定規(guī)模和導(dǎo)水能力，庫水能滲向深部等。（2）地表卸荷型（乂稱裂隙型）。水庫蓄水后庫水會(huì)滲入充填到庫岸巖體的裂隙空隙中，會(huì)產(chǎn)牛附加的孔隙水壓力，水的滲透、浸泡及孔隙水壓力軟化了巖石，對(duì)裂面起到潤滑作用，使淺表巖休更容易失穩(wěn)，導(dǎo)致巖體局部坍塌而產(chǎn)牛地震。（3）巖溶塌陷型（也稱氣爆型）。因庫水位上升，迅速淹沒某些巖溶管道系統(tǒng)，造成被圍堵的水和氣體在其中沖擊振蕩，

3、而庫水下降時(shí)引起局部巖溶塌陷和氣爆活動(dòng)，并伴牛地震。發(fā)震條件主要是:（1）庫壩區(qū)及其附近有大面積的碳酸鹽巖分布，特別是未變質(zhì)的質(zhì)純、厚層塊狀灰?guī)r;（2）巖溶發(fā)育，有管道系統(tǒng)。1.2水庫誘發(fā)地震特點(diǎn)(1)水庫誘發(fā)地震震中主要集中在斷層破碎帶附近、庫壩附近10km范圍內(nèi)，或水庫主體兩側(cè)的峽谷基巖裸露區(qū)(如新豐江)。密集于水庫最大水深處及其附近(卡里巴、科因納)，往往密集成帶狀或團(tuán)塊狀分布。常分布于庫區(qū)巖溶發(fā)育部位或斷裂構(gòu)造與巖溶裂隙帶的復(fù)合部位。有的震中初期離水庫較遠(yuǎn)而隨后向水庫集中。(2)水庫誘發(fā)地震震源較淺、震源體較小，一般影響范圍小，與構(gòu)造地震差別較大。震源深度人

4、多在4~7km,—般在10km范圍內(nèi)，最深可達(dá)20km,最淺僅0.5km。一般表現(xiàn)為震中區(qū)烈度較高，面波強(qiáng)烈，有的零點(diǎn)幾級(jí)便有震感，3級(jí)以上就會(huì)造成輕度破壞。由于震源淺，水庫誘發(fā)地震往往伴有地聲。(3)水庫誘發(fā)地震有兩種重要的類型：快速響應(yīng)型和滯后響應(yīng)型。快速響應(yīng)型地震的成因之一是巖溶塌陷或氣爆，多發(fā)生于溶洞發(fā)育的石灰?guī)r庫段。水庫荷載引發(fā)的地震也屬快速響應(yīng)范疇。滯后響應(yīng)型地震則要在開始蓄水相當(dāng)長一段時(shí)間后才發(fā)生。其滯后吋間長短各不相同，一般為數(shù)月到數(shù)年不等；滯后響應(yīng)型水庫地震釋放構(gòu)造能。破壞性大的水庫誘發(fā)地震多為滯后型地震。2水庫誘發(fā)地震的地質(zhì)背景條件2.1水庫區(qū)的

5、天然應(yīng)力狀態(tài)初始構(gòu)造應(yīng)力場形式對(duì)誘發(fā)地震產(chǎn)生的可能性有決定性意義。般潛在正斷型產(chǎn)生誘發(fā)地震的可能性最大，走滑型次之，逆沖型不產(chǎn)生甚至活動(dòng)性減弱。水庫誘發(fā)地震中正斷型發(fā)生的地震最多，位于斷陷盆地邊緣的水庫最易發(fā)震(如卡里巴地震)，屬于逆斷型機(jī)制的水庫誘發(fā)地震極少。水庫誘發(fā)地震需要很高的天然地應(yīng)力和一定的應(yīng)變速率條件，在應(yīng)變積累速度很高的天然地震區(qū)，水庫誘發(fā)地震的震級(jí)不高，高震級(jí)的水庫誘發(fā)地震均不在天然高震級(jí)區(qū)；在應(yīng)變積累速度中等到較高的地區(qū)，特別是蓄能條件好、應(yīng)力較集中的地方，最利于水庫誘發(fā)地震的發(fā)生；在應(yīng)變速度很穩(wěn)定的地區(qū)，產(chǎn)生水庫誘發(fā)地震的可能性最小。2.2構(gòu)造條

6、件(1)斷裂、裂隙的發(fā)育情況。因?yàn)樗鼈兪撬畮煺T發(fā)地震的震源體和導(dǎo)水介質(zhì)，特別是活動(dòng)斷裂、深大斷裂及地?zé)峄顒?dòng)斷裂區(qū)域，最易發(fā)震。(2)新構(gòu)造活動(dòng)跡象。明顯的新構(gòu)造活動(dòng)跡象是產(chǎn)生天然地震也是產(chǎn)生構(gòu)造地震的必要條件。(3)地?zé)崃鳜F(xiàn)象。地?zé)崃鞲呤且延兴畮斓卣鹫鹄话愣季哂械臈l件。根據(jù)已有水庫誘發(fā)地震資料，大多有地?zé)崃鳜F(xiàn)象。2.3巖性條件水庫誘發(fā)地震與巖石性質(zhì)密切相關(guān)，脆性巖體不但強(qiáng)度高，有利于應(yīng)變能的積累，而且在巖層變形過程中易產(chǎn)生張性結(jié)構(gòu)面，為庫水下滲提供良好通道,特別是在碳酸鹽巖巖溶較發(fā)育區(qū)。根據(jù)已發(fā)水庫誘發(fā)地震震例資料看出，在石灰?guī)r、花崗巖等脆性巖分布區(qū)，水庫誘發(fā)地震

7、發(fā)生最多。柔性巖體恰好相反，蓄能條件差且隔水性好，不易產(chǎn)生水庫誘發(fā)地震。2.4水文條件巖體透水性、天然地下水位也與水庫誘發(fā)地震密切相關(guān)。一般來說，巖體透水率隨深度而減小，原始地下水位低以及蓄水后具有有利于向深部滲入的通道，是有利于孔隙水壓力效應(yīng)的良好水文地質(zhì)條件。水庫蒂水后改變了庫底斷層的受力狀況，打破了原有平衡。另外，水會(huì)滲入充填到庫底巖體的裂隙空隙中,會(huì)產(chǎn)生附加的孔隙水壓力，水的滲透、浸泡和孔隙水壓力軟化了巖石，巖石飽水后強(qiáng)度降低，使巖體更容易破裂、斷裂；水的滲入會(huì)對(duì)斷層面起到潤滑作用，導(dǎo)致斷層摩擦系數(shù)降低，使斷層更容易發(fā)生錯(cuò)動(dòng)而產(chǎn)生地震。這種孔隙水對(duì)斷層活