库水渗流与荷载对水库地震形成的影响分析.pdfVIP

第 32卷 第 4期 地 震 地 质 VO1．32．N()．4 2010年 I2月 SEISMOLOGY AND GEOLOGY Dec ．2010 doi：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 100029 2)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，该洞穴被库水淹没后 ，容易形l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 文献标识码 ：A 文章编号 ：0253—4967(2010)04—0570—16 0 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；Simpson eta1．，1988；高士钧等，1990；沈立英等 ，1992；秦 清等，1995；徐 娟等 ，1996；Talwani，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 f1『J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 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 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I1‘