第3章节地震工程地质研究.ppt

三、水库诱发地震的水诱发机制 （一）、水岩作用机理 1。水的物理化学效应 ★降低岩体及结构面强度 ＊润滑作用 ＊软化作用 ＊泥化作用 ★促进岩体断裂的生长 ＊楔裂作用:当裂隙岩体处于封闭水环境中时，由于高压水体局部集中于有限的裂隙带而产生“楔入推移力”，造成裂缝尖端的破坏和裂隙的发展 ＊应力腐蚀作用：在地下水和应力的持续作用下，当应力强度因子高于某一界限值，但又低于快速破裂传播的临界应力强度因子时，岩石所发生的缓慢的、亚临界的裂纹生长过程 2。水的荷载效应 水荷载→附加应力→垂直变形、挠曲变形 库基垂直沉陷 库基水平位移 挤压 拉张 浅层 深层 3。水的孔隙水压力效应 （二）、不同天然构造应力场条件下水库地震的 诱发机制 h ●A 水荷载效应： 孔隙水应力效应： σ1 σ1 σ3 σ3 正断层 蓄水后：水荷载效应 长期蓄水后：孔隙水压力效应 σ σ3 σ1 τ σ1 σ3 走滑型 蓄水后：水荷载效应 长期蓄水后：孔隙水压力效应 σ σ3 σ1 τ σ1 σ1 σ3 σ3 逆断层 蓄水后：水荷载效应 长期蓄水后：孔隙水压力效应 σ τ σ3 σ1 四、水库诱发地震的预测 预测内容：强度预测、空间预测、时间预测 1、区域地质条件 查明库区及邻区地质构造特征及水文地质条件，特别要查明有无活动断层。用地质和地球物理方法、遥感遥测技术确定活动断层，并确定其活动方式及速度，分析活动断层的活动特征与地震活动性之间的关系，以便预测地震强度和时间。 2、水库区历史地震资料的分析 注意历史地震及近期地震的震级、烈度、震中分布、震源深度、震源机制及其与活动断层的关系。 3、若判定地质条件有可能产生水库地震，则应对下述问题作出布置和深入研究： 建立高灵敏和高频率的地震观测网，监视地震活动 装置地应力仪观测地应力的大小、方向及变化，装置倾斜仪观测地应变。 在水库附近设置精确水准点，观测蓄水后水位变化地面变形的发展，计算库底岩石应力增量。 在可能活动的断裂带中，观测岩层的透水性和孔隙水压力，研究地下水变动与地震频度的关系 对地震序列进行详细分析 4、进行水库模型试验，验证极限荷载值 * * * * * * 楔裂作用:当裂隙岩体处于封闭水环境中时，由于高压水体局部集中于有限的裂隙带而产生“楔入推移力”，造成裂缝尖端的破坏和裂隙的发展 裂隙的生长和串通，引起岩体应变能的局部调整和小规模释放，构成诱发地震的前震序列。随着过程的发展，外应力更集中于震源体的积累单元上，最终导致主震的发生。 1.地面破裂效应 指地震时断层错断及地面裂缝引起的破坏。强烈地震均会出现。 断层长度及宽度可按估计的震级用经验公式计算。延伸数十至数百公里不等。 位置一般按已有的主干断层线或分支断裂线出现。 走滑断裂 — 地表断裂方向与之相吻合。 逆 断 裂 — 地表断裂与原断层有一定偏移。 正 断 裂 — 介于走、逆之间。 地面破裂产生的可能性：与断层活动方式、震源深度、M 、覆盖层厚等有关。 （1）断裂活动就可能产生地表断裂。 （2）与上部土层厚有关。 一般覆盖层30-50m以上很少出现地表断裂。 （3）M7.2级几乎都产生，M=6级、震源10-30Km时，很少产生。 地表断裂宽度：由一条主干断裂带构成，可能为狭长断面，或一个带包括影响带常常有几英尺至几十英尺以上。且逆断层正断层走滑。对于倾角45-90度断层，宽度约等于 (上部土层临界厚度)。 2.地基效应 — 强烈震动 作用下，土体较大变形移动，使地基承载力下降或丧失，由此造成建筑物的破坏。 地基强烈沉降或不均匀沉降 地基水平滑移 砂基地震液化 机理：饱水砂土在地震、动力荷载或其它物理作用下，受到强烈振动而丧失抗剪强度，使砂粒处于悬浮状态，致使地基失效的作用或现象。 1、液化机理： 砂土的抗剪强度： 砂基液化问题： 2.影响砂土液化的因素 1）土的类型及性质 ★粒度 粉、细砂土最易液化；高烈度时，亚砂土、轻亚粘土、中砂也可液化。 我国90%发生在粉、细砂土、亚砂土中。 粉粒含量40%时，极易液化；粘粒含量12.5%时，极难液化。 极易液化土的特征是：平均粒度0.02-0.10mm，不均匀系数Cu=2-8，粘粒含量10% ★密实度 松砂极易液化，密砂不易液化。 相对密度Dr50%时，很易液化，Dr80%时，不易液化。 ★成因及