第八章誘發(fā)地震工程地質(zhì)研究

第九章

水庫(kù)誘發(fā)地震工程地質(zhì)研究提要

概述水庫(kù)誘發(fā)地震的基本特征水庫(kù)地震地質(zhì)背景條件水庫(kù)誘發(fā)地震的水誘發(fā)機(jī)制工程地質(zhì)研究類型水庫(kù)地震向地下深部注液或抽液引起的地震采礦誘發(fā)地震地下爆炸誘發(fā)地震巖溶氣暴型地震第一節(jié)概述

誘發(fā)地震——由于工程活動(dòng)，對(duì)特定地質(zhì)環(huán)境施加某種影響，而導(dǎo)致一個(gè)無震地區(qū)發(fā)生地震或原發(fā)震區(qū)地震活動(dòng)增強(qiáng)或減弱的地震現(xiàn)象。

1、采礦誘發(fā)地震

由于地下開采活動(dòng)形成較大采空區(qū)，或因強(qiáng)烈排水疏干等，采空區(qū)上覆巖體大范圍下沉破裂或冒落沖擊底板，引起巖體破壞振動(dòng)而發(fā)震。遼寧省北票煤田臺(tái)吉井區(qū),1921年開發(fā)，1970年,當(dāng)臺(tái)吉豎井采掘到距地面500-900m深時(shí),井區(qū)開始出現(xiàn)微震活動(dòng).1977年4月28日MS=3.8級(jí).特征：震級(jí)小，周期大，衰減快，烈度高，余震衰減快，影響范圍小，震源常位于開采端面附近。2、巖溶氣暴型地震大型溶洞，一旦快速充水而使洞內(nèi)空氣壓縮，對(duì)巖體產(chǎn)生強(qiáng)大沖擊力，使巖體變形破裂或塌落引起地震。特征：震源淺，震級(jí)小，影響范圍小，無群震，全世界有69例。

3、地下爆破引發(fā)地震

世界上已有幾起因地下核實(shí)驗(yàn)誘發(fā)地震。例如美國(guó)進(jìn)行過系統(tǒng)觀測(cè)，結(jié)果如表。核爆炸野外觀測(cè)觀測(cè)時(shí)間觀測(cè)的微震數(shù)定位的微震數(shù)參考文獻(xiàn)日期名稱大小（百萬t）1968.1.19福爾特利斯<1爆炸中心地面投影點(diǎn)西南10km的小三角臺(tái)站1968.3.21—3.152827Boucher等(1969)1968.4.26博克斯卡~1爆炸中心地面投影點(diǎn)西南14km的小三角臺(tái)站1964.4.22—6.3~2000~100Ryall&Sawage(1969)1968.12.19本哈姆1.1爆前12d在爆炸中心地面投影點(diǎn)32km內(nèi)步設(shè)的20個(gè)便攜式和7個(gè)遙測(cè)臺(tái)站70d3836~600Hamilton&Healy(1969);Hamilton等（1971）;Stauder(1971)1969.9.16約羅姆~1離爆炸中心地面投影點(diǎn)32km內(nèi)10個(gè)便攜式和14個(gè)遙測(cè)臺(tái)站20d278~250Hamilton(1971)1970.3.26漢德萊>1離爆炸中心地面投影點(diǎn)32km內(nèi)11個(gè)便攜式和14個(gè)遙測(cè)臺(tái)站60d719~500Hamilton等(1971)

4、注液誘發(fā)地震

美國(guó)：丹佛盆地，深井3762m，廢液處理。62.3.向井底注液，47天后，井附近發(fā)生3-4級(jí)地震，其小震不斷，66.2.停止注液，地震至70年才漸漸停息，其記錄1584次，震源4.4－5.5km,震中呈橢圓形圍繞井口分布，右旋走滑。

我國(guó)：任丘油田，86.7.，845井注水，86.9.6日發(fā)震，112次，12月停止注水，地震漸停息，87年底恢復(fù)注水，又開始發(fā)震。勝利油田、江漢油田、武漢洪山均有此例。

5、水庫(kù)誘發(fā)地震伴隨水庫(kù)蓄水過程，導(dǎo)致地殼應(yīng)力狀態(tài)改變而出現(xiàn)庫(kù)區(qū)及近區(qū)地震增強(qiáng)或減弱的現(xiàn)象。最早出現(xiàn)于1931年希臘的馬拉松水庫(kù)，4.7級(jí)地震，對(duì)雅典城產(chǎn)生破壞。美國(guó)胡佛壩（米德湖）希臘科列瑪斯塔壩贊比亞卡里巴壩壩型及壩高（m)重力拱壩，222心墻堆石壩，165雙曲拱壩，127庫(kù)容（億m3）36747.51604開始蓄水及滿庫(kù)時(shí)間1935；1938.71965.7.21；1966.21958.12；1963.8地震活動(dòng)特征第一次地震時(shí)間1936.91965.81961.7地震次數(shù)（起止時(shí)間）6000次（1936－1945）10000次（1936－1971）M≥2.0的前震740次，余震2580次（1966－1968）M≥2.0，1397次(1959.6－1968.12）主震震級(jí)（時(shí)間）5.0（1939.5.4）6.3（1966.2.5）6.1（1963.9.23）較大地震震級(jí)（時(shí)間）4.1（42.8.11）；4.4（42.9.9）；5.0（66.3.8）；5.0（66.4.3）；5.5（66.5.4）；5.5（66.6.11）；4.5（66.12.12）5.6（63.9.23）；5.8（63.9.23）；5.5（63.9.24）；6.0（63.9.25）；5.3（63.10.5）；5.8（63.11.8）；4.2（66.4.5）；5.5（67.4.20）地震活動(dòng)與水庫(kù)蓄水的時(shí)空相關(guān)性及其它特征水庫(kù)水升高到100m以上時(shí)發(fā)生地震，隨水位進(jìn)一步增高地震活動(dòng)加強(qiáng)，庫(kù)水達(dá)到正常高水位并繼續(xù)上升時(shí)發(fā)生主震，95％以上的地震發(fā)生在距水庫(kù)32km之內(nèi)，震中沿?cái)鄬臃植汲渌_始后六個(gè)月水深僅120m即發(fā)生6.3級(jí)主震。1967－1972僅有宏觀記錄，地震活動(dòng)頻率與水位高度正相關(guān)。地震活動(dòng)限于水庫(kù)區(qū)小范圍內(nèi)地震活動(dòng)與庫(kù)水位的變化對(duì)應(yīng)關(guān)系不明顯，但與庫(kù)底巖石中附加剪應(yīng)力超過1巴的巖石體積Vτ正相關(guān)。確切定位的159次地震大多數(shù)位于水庫(kù)范圍內(nèi)，且絕大部分位于壩附近庫(kù)水最深的盆地中水庫(kù)誘發(fā)地震活動(dòng)重要實(shí)例印度科因納壩中國(guó)新豐江壩中國(guó)丹江口壩塔吉克斯坦努列克壩塊石混凝土重力壩，103單支墩大頭壩，105寬縫重力壩，97土石壩，305m27.08115160.51051962.6；1964.81959.10.20；1961.9.231967.111972（105m）；1976（205m）；1981（305m）1963年地震頻率明顯增高1959.10，廣州臺(tái)記錄到來自庫(kù)區(qū)方向的2－4級(jí)地震三次；1960.7的4.3級(jí)地震才引起重視1968.3（Ms≥2）1971較集中的出現(xiàn)于水庫(kù)西南10－15km1972.10水庫(kù)主體之下出現(xiàn)地震M≥1.0，25000次（1963－1971）M≥3.0，450次（1963－1970）M≥4.0，35次（1969－1974）ML≥0.4，297035次（1961.9－1977.12）其中ML≥1.0，12862次Ms≥0.6，33761次（1960.10.13－1987.12.11）Ms≥1.0，13643次Ms≥0.5約110次Ms≥2.053次（1968.3－1977.4）1800次（1971－1979）1.4＜M＜4.66.5（1967.12.10）6.1（1962.3.19）4.7（1973.11.29）4.6（1972.11）5.8（67.12.11）；5.4（67.12.12.06）；5.9（67.12.12.15）；5.5（67.12.13.05）；5.6（67.12.13）；5.4（67.12.24）；5.0（68.3.8）；5.4（68.10.29）；5.1（73.10.17）4.9（62.4.5）；5.1（62.7.29）；4.3（63.12.6）；5.3（64.9.23）；4.5（72.12.18）；4.5（73.12）；4.3（75.7.25）；4.7（77.5.12）；4.3（75.7.25）；4.3（81.5.4）；4.6（87.9.15）4.2（73.11.29）；4.6（73.11.30）4.2（1971.12）4.6（1972.11）4.3（1972.11）4.1（1975.3）4.1（1975.12）4.1（1976.9）地震頻率與水位高度正相關(guān)，但地震活動(dòng)性明顯的滯后于高水位，一般3－6個(gè)月。震中集中分布于以壩為中心的25km為半徑的范圍內(nèi)，且以10km為半徑的范圍內(nèi)最為密集水庫(kù)蓄水之后地震活動(dòng)的頻率和強(qiáng)度立即有明顯提高，在1970年以前，地震頻率特別是強(qiáng)度與水位高度正相關(guān)，但比水位高峰時(shí)間滯后2－4個(gè)月，70年后相關(guān)性減弱。地震主震分布于水庫(kù)主體中軸線兩端，以大壩附近峽谷區(qū)最密集，呈N30°W的密集帶和N70°E的密集帶，主震震中的兩帶交匯處，距大壩1.1km庫(kù)水深達(dá)50米后（1969.12）開始有明顯地震活動(dòng)，地震頻率和強(qiáng)度與水位間有明顯的同步變化，頻率峰值滯后于水位峰值約3個(gè)月，庫(kù)容急增至最大之后1.5個(gè)月發(fā)生了較強(qiáng)震動(dòng)。地震活動(dòng)集中于丹庫(kù)主體南北兩端的灰?guī)r峽谷區(qū)，庫(kù)區(qū)外圍本世紀(jì)內(nèi)曾有6級(jí)地震，蓄水后地震活動(dòng)向庫(kù)區(qū)集中蓄水后地震活動(dòng)超過蓄水前年平均發(fā)生率的四倍，最強(qiáng)的兩次暴雨與1972年和1976年水位分別達(dá)到105m和205m相伴。所有大地震和多數(shù)地震活動(dòng)都由水庫(kù)充水速率下降所引發(fā)，地震活動(dòng)性對(duì)充水速率降低反映迅速，滯后一般1－4日。1970年前地震分散地發(fā)生于庫(kù)周附近，1972年后向水庫(kù)主體集中，隨庫(kù)區(qū)水位增高上游充水，地震震中也向上游轉(zhuǎn)移水庫(kù)誘發(fā)地震活動(dòng)發(fā)現(xiàn)于本世紀(jì)30年代。最早發(fā)現(xiàn)于希臘的馬拉松水庫(kù)．伴隨該水庫(kù)蓄水、1931年庫(kù)區(qū)就產(chǎn)生了頻繁的地震活動(dòng)。此后，發(fā)現(xiàn)有相當(dāng)一部分水庫(kù)蓄水過程中伴隨有水庫(kù)誘發(fā)地震現(xiàn)象。60年代以來出現(xiàn)了一些新的情況：一方面是幾個(gè)大水庫(kù)相繼產(chǎn)生了6級(jí)以上的強(qiáng)烈地震，造成大壩、附近建筑物的破壞和人員的死傷；另一方面是發(fā)現(xiàn)了深井注水(美國(guó))可以誘發(fā)地震，為水庫(kù)誘發(fā)地震的形成機(jī)制提供了有價(jià)值的資料。于是這方面的研究重新活躍起來。

世界幾例震級(jí)6.0以上水庫(kù)地震時(shí)間水庫(kù)壩高（m）庫(kù)容（億m3)震級(jí)62.03.19新豐江（中國(guó)）105156.162.09.23卡里巴（津巴布韋）1271606.166.02.05科列馬斯塔（希臘）16547.56.367.12.10科因納（印度）10327.16.5第二節(jié)水庫(kù)誘發(fā)地震的基本特征典型實(shí)例例1.新豐江水庫(kù)例2.科因納水庫(kù)

例1.新豐江水庫(kù)壩高105m，庫(kù)容115m3，河谷型水庫(kù)。地質(zhì)背景：花崗巖，兩條活斷層：

河流斷裂（長(zhǎng)600km，壩下1-5km處通過）；人字石斷裂（壩上游6km)東面河源為界為斷陷盆地。弱震區(qū)。誘發(fā)地震概況：

59.10.20蓄水，一個(gè)月后水位上升20m，廣州地震臺(tái)收到地震——60.7.18，水位上升到90m，不到1個(gè)月發(fā)生3—4..3級(jí)地震9次，小震很多——61.3，水位略降，地震明顯減少——61.7水位猛漲為113m，地震隨之十分頻繁。此后，100m水位持續(xù)二年余，地震頻發(fā)，62.3.19，4時(shí)18分發(fā)生6.1級(jí)地震，其后余震不斷，其中4級(jí)20次之多，60-87年總共發(fā)震337461次，4級(jí)49次震中：大壩附近，峽谷區(qū)，北北西和北東東斷裂控制。震源深：4.5-5km，主要后延到7km。

震源體：走向滑動(dòng)型，遷就NNW張扭斷裂，1為N730w，（與粵東應(yīng)力場(chǎng)基本一致）。震中烈度：8度例2.科因納水庫(kù)

之所以具有典型意義，就在于它是迄今為止最強(qiáng)的水庫(kù)誘發(fā)地震(6.5級(jí)，地震序列中大于5.0級(jí)的達(dá)15次)，而又是產(chǎn)生在構(gòu)造跡象最不明顯、巖層產(chǎn)狀基本水平、近200a附近沒有明顯地震活動(dòng)，印度地盾，德干高原之上。庫(kù)、壩區(qū)均位于厚達(dá)1500m、產(chǎn)狀水平、自古至始新世噴發(fā)的玄武巖層之上，由致密塊狀玄武巖與凝灰?guī)r及氣孔狀玄武巖互層，凝灰?guī)r中夾有紅色粘土，滲透性不良。從以上典型實(shí)例描述可知，水庫(kù)誘發(fā)地震不同類型雖各有其特性，但概括起來它們卻有很多共性。這主要是這類地震的產(chǎn)生空間和活動(dòng)隨時(shí)間的變化與水庫(kù)所在空間和水庫(kù)水位或荷載隨時(shí)間的變化密切相關(guān)．表示介質(zhì)品質(zhì)的地震序列有其固有特點(diǎn)和震源機(jī)制解得出的應(yīng)力場(chǎng)與同一地區(qū)產(chǎn)生天然地震的應(yīng)力場(chǎng)基本相同

一、空間分布特征1.震中位置震中主要集中在斷層破碎帶附近、大壩附近幾km，峽谷基巖裸露區(qū)(新豐江，丹江)。密集于水庫(kù)最大水深處及其附近(卡里巴、科因納)，往往密集成條帶狀或團(tuán)塊狀，其延伸方向大體與庫(kù)區(qū)主要斷裂線平行或與X型共軛剪切斷裂平行。常分布于庫(kù)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。

有的震中初期距水庫(kù)較遠(yuǎn)而隨后逐漸向水庫(kù)集中(丹江口、蘇聯(lián)的努列克)。

丹江口水庫(kù)附近震中分布圖（1969－1975年）1、2、3、4－蓄水前天然地震，圓圈大小表示震級(jí)；5－蓄水后誘發(fā)地震；6－水庫(kù)邊界2.震源震源較淺，震源體較小，與構(gòu)造地震差別十分大。大多4－7km，一般10km以內(nèi)，最深20km左右，最淺者500m。初震震源淺，隨后不斷加深。震源深度與庫(kù)容正相關(guān)。表現(xiàn)為震中區(qū)烈度高，面波強(qiáng)烈,有的零點(diǎn)幾級(jí)便有感，3級(jí)以上造成輕度破壞。由于震源極淺，水庫(kù)誘發(fā)地震往往伴有地聲。震源體小，影響范圍小。我國(guó)天然地震震級(jí)與震中烈度之間，有如下的關(guān)系式:M＝0.58I0+1.5

3.等震線形狀主要與庫(kù)區(qū)構(gòu)造、巖性條件有關(guān)構(gòu)造型水庫(kù)地震：橢圓形，長(zhǎng)軸方向與所在地段的主要構(gòu)造線或發(fā)震斷層走向一致或平行發(fā)生于新老地層接合部位的水庫(kù)地震：等震線的長(zhǎng)軸方向與新地層的接合線方向一致巖溶區(qū)發(fā)生的水庫(kù)地震：等震線多為不規(guī)則的多邊形或近似圓形，且與當(dāng)?shù)匕l(fā)育的巖溶形態(tài)一致或基本一致.等震線衰減迅速,影響范圍小。水庫(kù)名稱震級(jí)（Ms）震源深實(shí)際震中烈度計(jì)算震中烈度造成的破壞丹江4.79ⅦⅥ-損壞房間1904間，倒墻305處前進(jìn)3.03ⅤⅢ-有掉瓦現(xiàn)象南沖2.86ⅤⅡ+掉瓦，個(gè)別房屋裂縫我國(guó)某些水庫(kù)誘發(fā)地震震中烈度比較表二、地震活動(dòng)與庫(kù)水的關(guān)系1、絕大多數(shù)水庫(kù)的地震活動(dòng)與庫(kù)水位或庫(kù)容正相關(guān)隨著庫(kù)水位增高，庫(kù)區(qū)的地震活動(dòng)逐步增強(qiáng)，隨水位降低而減弱，且經(jīng)過高水位之后即發(fā)生主震。一般震前相關(guān)性好，主震后相關(guān)性差一些。

2、少數(shù)水庫(kù)區(qū)的地震活動(dòng)性隨著庫(kù)水位的增加而明顯地降低，呈負(fù)相關(guān)

原因：

逆斷層應(yīng)力狀態(tài)不利于發(fā)展。蠕化變形釋放能量，使地震減弱。3、滯后性一般滯后幾個(gè)月，最長(zhǎng)幾年，主震在高水位后一段時(shí)間。與震源深淺、巖體透水性等有關(guān)。水庫(kù)名稱蓄水時(shí)間地震活動(dòng)加強(qiáng)時(shí)間間隔時(shí)間新豐江丹江口前進(jìn)南沖柘林佛子嶺1959.101967.111970.51967.71972.11954.61959.111970.1①1971.101967.81972.101954.1212417196①1970.1是根據(jù)三峽站記錄地Ma≥1.2的地震。較小地震因庫(kù)區(qū)無臺(tái)未能測(cè)得，此值不可靠據(jù)另一種資料最早為1968.3.則間距為4月。三、地震活動(dòng)的序列特點(diǎn)

地震序列：指時(shí)間相對(duì)集中，同處于一震源體內(nèi)的一系列地震的強(qiáng)度和頻度隨時(shí)間變化過程，以及強(qiáng)度與頻度的相關(guān)性。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：巖石受力破裂，彈性振動(dòng)，振動(dòng)頻度與材料的不均勻性，強(qiáng)度有關(guān)，材料越不均勻，強(qiáng)度越低，越易產(chǎn)生高頻振動(dòng)；絕對(duì)均勻材料，只產(chǎn)生一次性破裂，不產(chǎn)生微裂。低應(yīng)力比較高應(yīng)力狀態(tài)下，巖石更以微破裂占優(yōu)勢(shì)，即小震動(dòng)頻度高。水庫(kù)水的作用下，地質(zhì)體特點(diǎn)：水滲入巖體使其不均勻性增加。水壓力下，使巖體產(chǎn)生微破裂，加大不均勻性。水對(duì)地質(zhì)體軟化作用，降低強(qiáng)度，增加粘滑性。庫(kù)水滲入深度有限，常在較淺處、低應(yīng)力下產(chǎn)生巖體破裂。1.地震頻度與震級(jí)的關(guān)系

㏒N＝a–bM

N－震級(jí)≥M的地震數(shù)a－與觀測(cè)周期、觀測(cè)區(qū)大小、地震活動(dòng)水平有關(guān)的常數(shù)b－受震源深度、震源均一性、震源應(yīng)力條件的控制，b值越大意味著小震次數(shù)越多，說明震源介質(zhì)不均勻，應(yīng)力越低。變化于0.5—1.5。是判斷構(gòu)造地震與水庫(kù)地震重要依據(jù)。水庫(kù)地震：b前1.2-1.5;b余1.0-1.2構(gòu)造地震：b前0.3-0.6;b余0.8-1.2b水>b構(gòu)；水庫(kù)地震：b前略大于b余；構(gòu)造地震：b前<<b余2.主震M0與最大余震M1的震級(jí)關(guān)系水庫(kù)地震：M0－M1＜1M1／M0≈1一般0.85-0.98構(gòu)造地震：M0－M1＝1.2(淺源大震)M0－M1

與地震區(qū)應(yīng)力狀態(tài)和介質(zhì)的不均一性有關(guān)震型物質(zhì)結(jié)構(gòu)特征外加應(yīng)力分布類型均勻均布主－余某種程度上不均勻非均勻前－主－余極不均勻很集中群震3、震型

多為前震—余震型，余震變減較構(gòu)造地震慢。前震極豐富為特點(diǎn)如：新豐江水庫(kù)誘發(fā)地震，從蓄水到主震發(fā)生的39個(gè)月內(nèi)，共記錄到從＞0.4的前震81719次。水庫(kù)誘發(fā)地震余震活動(dòng)以低速度衰減

例如我國(guó)新豐江水庫(kù)誘發(fā)地震，1960年10月18日新豐江水庫(kù)設(shè)立第一個(gè)地層臺(tái)開始至1987年12月31日止，已記錄到從＞0.6級(jí)地震337461次，活動(dòng)時(shí)間持續(xù)至今，整個(gè)活動(dòng)期已30余年，科因納水庫(kù)地震活動(dòng)迄今仍未停止。

第三節(jié)水庫(kù)地震地質(zhì)背景條件

一、水庫(kù)區(qū)的初始應(yīng)力狀態(tài)

包括：地應(yīng)力場(chǎng)類型（正斷、逆斷、走滑）；主應(yīng)力方向；應(yīng)力值大小。

易發(fā)震：正斷型—走滑型—逆斷型.

正斷型最多，位于斷陷盆地邊緣的水庫(kù)最易發(fā)震。目前無一例逆斷型，即使有也是負(fù)相關(guān)。

板塊俯沖、碰撞帶屆于潛在逆沖型的應(yīng)力狀態(tài)，產(chǎn)生誘發(fā)地震的可能性很小。例如環(huán)太平洋地震帶除美國(guó)西海岸一帶及新西蘭的一大部分外均屬于板塊俯沖帶，在這帶內(nèi)水庫(kù)誘發(fā)地層的震例極少。轉(zhuǎn)換斷層及大的平移斷層，諸如美國(guó)加州圣安德烈期斷層、新西蘭阿爾卑斯斷層、土耳其安納托利亞斷層等的附近地帶，由于屬潛在走向滑動(dòng)型應(yīng)力狀態(tài)，有產(chǎn)生誘發(fā)地震的可能性。潛在正斷型應(yīng)力場(chǎng)產(chǎn)生水庫(kù)誘發(fā)地震的可能性最大．但在大陸上屬于此種應(yīng)力狀態(tài)者限于斷裂谷型地塹帶或其它大斷陷盆地，典型震例為卡里巴。二、應(yīng)變能積累程度和速率

M>4.0的水庫(kù)地震，均位于現(xiàn)代構(gòu)造活動(dòng)活躍區(qū)，地應(yīng)力高達(dá)103—104bar;

與差值正是誘發(fā)地震滯后的原因之一。

地震發(fā)生于應(yīng)變速率很高地區(qū)，但太高地區(qū)不一定發(fā)震，往往為中等偏高地區(qū)。水庫(kù)地震很少見于現(xiàn)代強(qiáng)震區(qū)，而往往在該區(qū)的附近地區(qū)，因?yàn)樗T發(fā)作用相對(duì)高應(yīng)變速率微不足道。

當(dāng)?shù)貧?shí)際應(yīng)變速率>巖體臨界應(yīng)變速率時(shí)才產(chǎn)生破裂。在應(yīng)變積累速度很低的穩(wěn)定地塊內(nèi)部，如俄羅斯地臺(tái)、西伯利亞地臺(tái)、加拿大地盾、非洲地盾等地，產(chǎn)生誘發(fā)地震的可能性很低，在這些地方有很多高壩、大庫(kù)，均無明顯的水庫(kù)誘發(fā)地震。

三、構(gòu)造條件

斷裂、裂隙發(fā)育情況，它們作為震源體和導(dǎo)水介質(zhì)。注意活動(dòng)斷裂、深大斷裂、地?zé)峄顒?dòng)斷裂。斷裂與現(xiàn)代地應(yīng)力關(guān)系。

明顯的新構(gòu)造活動(dòng)跡象是天然地震也是水庫(kù)誘發(fā)地震的必要條件。地?zé)崃鞲呤且延兴畮?kù)地震震例一般都具有的條件。它表明新構(gòu)造活動(dòng)影響到地殼深部或達(dá)到地幔。反映地?zé)崃鞲叩默F(xiàn)象是近期火山活動(dòng)和溫泉。

四、巖性條件有人將巖性的易發(fā)震性劃分如表：堅(jiān)硬、多裂隙、易發(fā)震。大多為碳酸性巖區(qū)及火成巖。巖性結(jié)構(gòu)發(fā)震程度震源松軟巖土無裂隙巖體塊狀微、弱極淺層狀微、少發(fā)極淺構(gòu)造破碎巖體塊狀中、強(qiáng)、易發(fā)3-5km層狀弱3-5km巖溶型裂隙巖溶型弱、易發(fā)極淺構(gòu)造破碎巖溶型弱或強(qiáng)、易發(fā)4-5km或8-10km五、水文地質(zhì)巖體透水性、天然地下水位、巖溶發(fā)育、第四系厚度、地下封閉環(huán)境。巖體透水性十分重要，據(jù)40多個(gè)水庫(kù)和深井注水資料，測(cè)得巖體滲透率

巖體透水率隨深度而減小，米勒1981年提出：

（—衰減系數(shù)，0.1-0.2；Z—深度；—地表巖體透水率）Bredhocht等1968年提出，只要巖體滲透率在毫微達(dá)爾西量級(jí)，就可保持有孔隙水壓力（可測(cè)）。謝原定等人認(rèn)為，地表淺層5km內(nèi)，圍壓和溫度對(duì)滲透率影響在一個(gè)數(shù)量級(jí)之內(nèi)。原始地下水位低以及蓄水后具有利于庫(kù)水向深部滲入的通道，是有利于空隙水壓力效應(yīng)的良好水文地質(zhì)條件。

第四節(jié)水庫(kù)誘發(fā)地震的水誘發(fā)機(jī)制一、水巖作用機(jī)理1.水的物理化學(xué)效應(yīng)★降低巖體及結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度至，＊潤(rùn)滑作用＊軟化作用＊泥化作用物理化學(xué)效應(yīng)空隙水壓力效應(yīng)荷載效應(yīng)巖體★促進(jìn)巖體斷裂的生長(zhǎng)＊楔裂作用：高壓水使封閉裂隙局部應(yīng)力集中，使裂紋擴(kuò)展、生長(zhǎng)、串通，引起局部應(yīng)變能釋放、產(chǎn)生微震。＊應(yīng)力腐蝕作用：巖石有的礦物（如石英），在臨界溫度以下，只要溫度降低很小時(shí)，強(qiáng)度可大大降低，而水的作用可使其溫度降低，從而使巖體破壞時(shí)間縮短，裂紋發(fā)展加速。＊高滲流梯度效應(yīng)2.水的荷載效應(yīng)

垂直變形、撓曲變形附加應(yīng)力庫(kù)基垂直沉陷庫(kù)基水平位移擠壓拉張淺層深層

水荷載（1）壓力，例：對(duì)卡里巴水庫(kù)計(jì)算，水深127m（相當(dāng)庫(kù)盆壓力13bar），計(jì)算得5km處，垂直壓力增量6.68bar、剪應(yīng)力增量2.12bar、而該處巖體應(yīng)力可達(dá)1000bar，相比之下，增量微小，約以衰減。（2）沉陷，例：新豐江水庫(kù)，水位105m，計(jì)算庫(kù)盆中心下沉10-11cm（實(shí)測(cè)10cm），10km處，下沉值為0，水平位移向庫(kù)心收縮，邊緣最大。6km處為轉(zhuǎn)換帶，向下位移正好與上面相反。

庫(kù)盆受荷，深處的附加應(yīng)力符合布涅斯克問題解。認(rèn)識(shí)：

對(duì)于大庫(kù)盆，大水深，荷載作用才有一定意義；對(duì)淺源地震及臨界應(yīng)力狀態(tài)有一定作用；大庫(kù)盆兩側(cè)垂直裂隙，限制應(yīng)力向外圍擴(kuò)散（如斷陷盆地）作用更大。3.水的孔隙水壓力效應(yīng)h●Aσ1σ1σ3σ3正斷層蓄水后：水荷載效應(yīng)長(zhǎng)期蓄水后：孔隙水壓力效應(yīng)二、不同天然構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)條件下水庫(kù)地震的誘發(fā)機(jī)制σ1σ3走滑型蓄水后：水荷載效應(yīng)長(zhǎng)期蓄水后：孔隙水壓力效應(yīng)σ1σ1σ3σ3逆斷層蓄水后：水荷載效應(yīng)長(zhǎng)期蓄水后：孔隙水壓力效應(yīng)

第五節(jié)工程地質(zhì)研究

大型水庫(kù)（壩高>100m，庫(kù)容20億m3),建庫(kù)前應(yīng)將水誘發(fā)地震作為專題研究，作出預(yù)測(cè)。水庫(kù)建成后應(yīng)作進(jìn)一步監(jiān)測(cè)研究。建庫(kù)前，分二階段進(jìn)行。

第一階段：了解區(qū)域構(gòu)造背景，區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)，現(xiàn)代構(gòu)造活動(dòng)性（包括地震、活斷層、地震應(yīng)變速率、地?zé)岬龋┝私鈳?kù)區(qū)基本地質(zhì)條件（巖性、構(gòu)造、地震、水文地質(zhì)等）結(jié)合水庫(kù)水位、庫(kù)容等大概確定有無發(fā)震的基本條件。重要方法：與已發(fā)震水庫(kù)的條件進(jìn)行類比（包括已發(fā)震類分析和同條件下無震類比）

第二階段：

認(rèn)為有必要進(jìn)一步研究誘震問題時(shí)，作詳細(xì)的勘察工作。地應(yīng)力調(diào)查——鉆孔測(cè)量，配合其它方法。庫(kù)區(qū)巖體透水性——壓水實(shí)驗(yàn)，理論推算。監(jiān)測(cè)工作——活斷層、位移、測(cè)震。預(yù)測(cè)工作——地質(zhì)模型，數(shù)學(xué)模型，預(yù)測(cè)。(一).可行性階段的研究目的是初步判定產(chǎn)生可能性，因之進(jìn)行下列研究是必要的。1.區(qū)域地質(zhì)及地應(yīng)力狀態(tài)研究。主要是查明是否存在有利于水庫(kù)誘發(fā)地震產(chǎn)生的上述大地構(gòu)造及區(qū)域地質(zhì)條件。根據(jù)大地構(gòu)造部位、天然地震層源機(jī)制及活斷層錯(cuò)動(dòng)機(jī)制，判定現(xiàn)代地應(yīng)力場(chǎng)的基本特征，還需要判定近期活動(dòng)斷層的空間方位、水庫(kù)位置及附加應(yīng)力是否有利于斷層活動(dòng)。2.地震歷史研究：歷史地震及近期地理的震級(jí)、烈度、震中分布、震源深度、震源機(jī)制及與近期活動(dòng)斷層間的關(guān)系。

庫(kù)誘發(fā)地震危險(xiǎn)性初步評(píng)價(jià)工作框圖汪雍熙等參照地震危險(xiǎn)性分析方法，考慮到水庫(kù)誘發(fā)地震研究的最新進(jìn)展和水庫(kù)誘發(fā)地震的特殊規(guī)律，提出了一套邏輯上比較嚴(yán)密、工作步驟上充分程式化的水庫(kù)地震危險(xiǎn)性初步評(píng)價(jià)方法，使獲得的成果能與天然地震危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)具有可比性和相近的可信度。

早期研究如判定有水庫(kù)誘發(fā)地震可能性且預(yù)計(jì)烈度大于基本烈度，應(yīng)在選壩后進(jìn)行以下詳細(xì)研究以進(jìn)一步判定可能性。1.水庫(kù)及壩區(qū)地質(zhì)地貌及構(gòu)造新活動(dòng)性的詳細(xì)勘察2.設(shè)置固定地震臺(tái)網(wǎng)進(jìn)行地震監(jiān)測(cè)；3.進(jìn)行地應(yīng)力測(cè)量確定構(gòu)造應(yīng)力值及方向，以及它們隨深度的變化；(二)初步設(shè)計(jì)階段的研究及蓄水的監(jiān)測(cè)4.測(cè)定有可能活動(dòng)的斷層帶上下盤的透水性和斷層帶的地下水位；5.在水庫(kù)附近布設(shè)精密水準(zhǔn)測(cè)量網(wǎng)，進(jìn)行定期量測(cè)，以便了解蓄水前后的地形變；6.對(duì)伴有地震活動(dòng)的活斷層埋設(shè)儀器，以便進(jìn)行蓄水前后活動(dòng)性的對(duì)比。(三)建庫(kù)發(fā)震后的工程地質(zhì)研究水庫(kù)建成蓄水后地震活動(dòng)頻繁，應(yīng)進(jìn)行以下專門研究：1.增設(shè)流動(dòng)臺(tái)站進(jìn)行精確測(cè)震工作．測(cè)定震源位置，參數(shù)，研究地震序列，確定它與斷裂的關(guān)系2.裝置地應(yīng)力測(cè)試裝置觀測(cè)地應(yīng)力變化．裝置傾斜儀等以觀察地形變；3.定期進(jìn)行精密水準(zhǔn)測(cè)量與跨斷層短基線三角測(cè)量，特別是較高震級(jí)的地震發(fā)生要立即測(cè)量并與地震前對(duì)比；4.研究庫(kù)水位變動(dòng)、庫(kù)容增減及水庫(kù)充水速率變化與地震頻度、震級(jí)之間的關(guān)系；5.研究較強(qiáng)誘發(fā)地震的震害及地震影響場(chǎng)特征；6.對(duì)庫(kù)區(qū)主要巖石類型進(jìn)行巖石力學(xué)測(cè)試，測(cè)定它們的力學(xué)參數(shù)；7.對(duì)誘發(fā)地震的發(fā)展趨勢(shì)作出評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè)；8.配合設(shè)計(jì)、施工人員，對(duì)震害防治與處理措施提出建議。發(fā)震可能性預(yù)測(cè)：

誘發(fā)地震可能性預(yù)測(cè)方法很多，慨率統(tǒng)測(cè)方法（由美國(guó)的佩克D.R.Packer提出）

統(tǒng)計(jì)分析因素：庫(kù)深（D）、庫(kù)容（V）、地應(yīng)力場(chǎng)（S）、斷裂活動(dòng)性（F）、優(yōu)勢(shì)巖性條件（G）

目前為止還不完全明白誘發(fā)地震的必要條件，只能從現(xiàn)有的大型水庫(kù)已發(fā)震與不發(fā)震者的條件出發(fā)，找出比較公認(rèn)的密切因素，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，這些因素如下表。

誘震因素及其狀態(tài)

誘震因素因素