水库诱发地震活动的工程地质分析课件.pptVIP

相應地降低了作用在裂隙面上的有效正應力，從而按下式降低抗剪強度τ＝C十(σn一pw)tgψ(6-3）式中：τ為抗簡強度；c為內聚力；σn為正應力；pw為空隙水壓力，ψ為內內摩擦角。6.4.2各種天然應力狀態下的誘發機制既然水庫蓄水僅能起誘發作用，那麼要產生水庫誘發地震必須是岩體之內預先存在著最大最小應力差相當大的天然應力場。在水庫的荷載效應和空隙水壓力效應聯合作用下使岩體內產生錯動而誘發地震。假定水庫水體為無限延伸的，現在讓我們分別討論各種天然應力狀態下誘發地震活動的情況。天然地應力狀態有潛在正斷型、潛在走沿型和潛在逆沖型三種情況。水庫荷載應力的主要分量是垂直的(σv)．與此同時在水準方向由於側壓力效應使水準應力亦有所增加，其增量為σH＝(μ/(1-μ))σv，如波松比μ取0.3，則σH＝0.43σv。顯然，上述三種應力狀態下荷載效應所造成的後果是不同的。如圖6—32所示，正斷型時由於σv與垂直方向的最大主應力迭加，側壓力效應使水準的最小主應力增值僅為0.43σv，莫爾園加大並稍向右移，結果是更接近於包絡線，即穩定條件有所惡化。潛在走向滑動型σv迭加於垂直的中間主應力之上，莫爾因大小沒有變化，但水準的最大、最小主應力同時都增加了0.43σv，致使莫爾園右移，使穩定狀況稍有改善。潛在逆沖型則由於σv與垂向的最小主應力迭加，而水準的最大主應力的增量僅為0.43σv，結果是莫爾園減小並右移，穩定狀況大為改善。總之荷載效應僅使潛在正斷型的穩定狀況有所惡化，而使走向滑動型與逆斷型兩者在不同程度上有所改善。圖6－32 假定無限延伸的水庫位於有大間距裂隙的堅硬岩石介質之上，當區域應力場類型不同時，荷載效應和空隙水壓力效應所引起的震源體穩定性的變化〔據斯諾（Snow），1976〕中間表示三向應力狀態（σ1、σ2、σ3的方位）；右側表示可能的錯斷方式；左側表示穩定性的變化，下角標V、H分別代表垂直與水準；a、b分別代表荷載和空隙水壓力的影響1－蓄水前的應力狀態；2－疊加了荷載效應（暫態的）的應力狀態；3－疊加了荷載和空隙水壓力效應後的應力狀態（最終狀態）空隙水壓力效應同時使最大最小主應力減小一個空隙水壓力增值。令其值近似等於γh(γ為水的容重，A為水庫水深)，則其值近似等於σv。其結果是在三種應力狀態下都使莫爾圓大為左移，亦即大大接近於包絡線，即使震源岩體穩定性惡化。上述兩種效應迭加後，震源岩體穩定性最終變化如下：潛在正斷型強烈惡化，走向滑動型因為荷載效應使莫爾圓離開包絡線的距離小於空隙水壓力效應使之接近包絡線的距離，故最終結果是有所惡化。潛在逆沖型的莫爾圓因荷載效應使之離開包絡線的距離大致等於空隙水壓力效應使之接近包絡線的距離，但是荷載效應使改變了的莫爾圓小於原始莫爾圓，所以最終穩定程度稍有改善。已有的地應力測定結果的75％屬水準應力大於垂直應力的情況，這也就是絕大多數水庫蓄水後地震活動性沒有明顯變化的原因。甚至可以有天然應力狀態下有地震活動．蓄水後地震活動反而減小的情況。6.4.3水庫範圍有限且水位變動時水庫荷載效應及空隙水壓力效應的變化根據土力學原理，有限延伸的水庫所不同於無限延伸水庫的是荷載造成的附加應力隨遠離加荷中軸而迅速減小。圖6—33圖解表示了無限延伸水庫(a)及有限延伸水庫(b)的荷載應力及空隙水壓力的不同。無限延伸水庫荷載應力無空間上的變化，表示荷載應力和空隙水壓力的線都是水準的。水位上升立即使荷載應力增高如圖中L線所示。由於空隙水壓力的升高需要有一個滲入時間，所以水位升高後空防水壓力是逐步升高．

水庫誘發地震活動的工程地質分析

6·1基本概念及研究意義在一定條