第三章-水库诱发地震工程地质的研究课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,第三章 水库诱发地震工程地质研究,类型,水库地震,向地下深部注液或抽液引起的地震,采矿诱发地震,地下爆炸诱发地震,岩溶气暴型地震,第一节、概述,诱发地震由于工程活动，对特定地质环境施加某种影响，而导致一个无震地区发生地震或原发震区地震活动增强或减弱的地震现象。,1、采矿诱发地震,由于地下开采活动形成交,较大采空区，或因强烈排水疏干等，,采空区上覆岩体大范围下沉破裂,或冒落冲击底板，引起岩体破坏振动,而发震。,辽宁省北票煤田台吉井区,1921年开发,1970年,当台吉竖井采掘到距地面500-900,m,深时,井区开始出现微震活动.1977年4月28,日,MS=3.8,级.,特征：震级小，周期大，衰减快，,烈度高，余震衰减快。影响范围小，,震源中且常位于开采端面附近。,2、岩溶气暴型地震,大型溶洞，一旦快速充水而使洞内,空气压缩，对岩体产生强大冲击力，使岩体,变形破裂或塌落引起地震。,特征：震源中，震级小，影响范围小，无群震，全世界有69例。,3、地下爆破引发地震,世界上已有几起因地下核实验诱发地震。例如美国进行过系统观测，结果如表（刘传正书,P83,表521）。,核爆炸,野外观测,观测时间,观测的微震数,定位的微震数,参考文献,日期,名称,大小（百万,t）,1968.1.19,福尔特利斯,1,离爆炸中心地面投影点32,km,内11个便携式和14个遥测台站,60,d,719,500,Hamilton,等(1971),4、注液诱发地震,美国：丹佛盆地，深井3762,m，,废液处理。62.3向井底注液，47天后，井,附近发生3-4级地震，其小震不断，66.2停止,注液，地震至70年才渐渐停息，其记录，,1584次，震源4.45.5,km,震中呈椭圆形围绕,井口分布，右旋走滑。,我国：任丘油田，86.7.，845井注水，,86.9.6日发震，112次，12月停止注水，地震,渐停息，87年底 恢复 注水，又开始发震。,胜利油田、江汉油田、武汉洪山均有此例。,5、水库诱发地震,伴随水库蓄水过程，导致地壳应力状态,改变而出现库区及近区地震增强或减弱的现象。,最早出现于1931年希腊的马拉松水库，,4.7级地震，对雅典城产生破坏。,美 国,胡佛坝（米德湖）,希 腊,科列玛斯塔坝,赞比亚,卡里巴坝,坝型及坝高（,m),重力拱坝，222,心墙堆石坝，165,双曲拱坝，127,库容（亿,m,3,）,367,47.5,1604,开始蓄水及满库时间,1935；1938.7,1965.7.21；1966.2,1958.12；1963.8,地,震,活,动,特,征,第一次地震时间,1936.9,1965.8,1961.7,地震次数,（起止时间）,6000次（19361945）,10000次（19361971）,M2.0,的前震740次，,余震2580次（19661968）,M2.0，1397,次,(1959.61968.12）,主震震级（时间）,5.0（1939.5.4）,6.3（1966.2.5）,6.1（1963.9.23）,较大地震震级,（时间）,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）,地震活动与水库蓄水的时空相关性及其它特征,水库水升高到100,m,以上时发生地震，随水位进一步增高地震活动加强，库水达到正常高水位并继续上升时发生主震，95以上的地震发生在距水库32,km,之内，震中沿断层分布,充水开始后六个月水深仅120,m,即发生6.3级主震。19671972仅有宏观记录，地震活动频率与水位高度正相关。,地震活动限于水库区小范围内,地震活动与库水位的变化对应关系不明显，但与库底岩石中附加剪应力超过1巴的岩石体积,V,正相关。,确切定位的159次地震大多数位于水库范围内，且绝大部分位于坝附近库水最深的盆地中,水库诱发地震活动重要实例,印度,科因纳坝,中国,新丰江坝,中国,丹江口坝,塔吉克斯坦,努列克坝,块石混凝土重力坝，103,单支墩大头坝，105,宽缝重力坝，97,土石坝，305,m,27.08,115,160.5,105,1962.6；1964.8,1959.10.20；1961.9.23,1967.11,1972（105,m）；1976（205m）；1981（305m）,1963年地震频率明显增高,1959.10，广州台记录到来自库区方向的24级地震三次；,1960.7的4.3级地震才引起重视,1968.3（,M,s,2）,1971较集中的出现于水库西南1015,km,1972.10,水库主体之下出现地震,M 1.0，25000,次,（19631971）,M 3.0，450,次,（19631970）,M 4.0，35,次,（19691974）,M,L,0.4，297035,次,（1961.91977.12）,其中,M,L,1.0，12862,次,M,s,0.6，33761,次,（1960.10.131987.12.11）,M,s,1.0，13643,次,M,s,0.5,约110次,M,s,2.0 53,次,（1968.31977.4）,1800次 （19711979）,1.4,M4.6,6.5（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）,地震频率与水位高度正相关，但地震活动性明显的滞后于高水位，一般36个月。,震中集中分布于以坝为中心的25,km,为半径的范围内，且以10,km,为半径的范围内最为密集,水库蓄水之后地震活动的频率和强度立即有明显提高，在1970年以前，地震频率特别是强度与水位高度正相关，但比水位高峰时间滞后24个月，70年后相关性减弱。,地震主震分布于水库主体中轴线两端，以大坝附近峡谷区最密集，呈,N30W,的密集带和,N70E,的密集带，主震震中的两带交汇处，距大坝1.1,km,库水深达50米后（1969.12）开始有明显地震活动，地震频率和强度与水位间有明显的同步变化，频率峰值滞后于水位峰值约3个月，库容急增至最大之后1.5个月发生了较强震动。,地震活动集中于丹库主体南北两端的灰岩峡谷区，库区外围本世纪内曾有6级地震，蓄水后地震活动向库区集中,蓄水后地震活动超过蓄水前年平均发生率的四倍，最强的两次暴雨与1972年和1976年水位分别达到105,m,和205,m,相伴。所有大地震和多数地震活动都由水库充水速率下降所引发，地震活动性对充水速率降低反映迅速，滞后一般14日。,1970年前地震分散地发生于库周附近，1972年后向水库主体集中，随库区水位增高上游充水，地震震中也向上游转移,水库 名称,震级（,M,s,）,震源深,实际震中烈度,计算震中烈度,造成的破坏,丹江,4.7,9,-,损坏房间1904间，倒墙305处,前进,3.0,3,-,有掉瓦现象,南冲,2.8,6,+,掉瓦，个别房屋裂缝,我国某些水库诱发地震震中烈度比较表,水库名称,蓄水时间,地震活动加强时间,间隔时间,新丰江,丹江口,前 进,南 冲,柘 林,佛子岭,1959.10,1967.11,1970.5,1967.7,1972.1,1954.6,1959.11,1970.1,1971.10,1967.8,1972.10,1954.12,1,24,17,1,9,6,60年代以后，世界出现高坝和大库，相继产生6级以上地震，我国新丰江水库是第一例。,全世界水库10万座，1亿,m,3,以上1万座，发震的116座，分布于29个国家。我国有18座发震。,时间,水库,坝高（,m）,库容（亿,m,3,),震级,62.3.19,新丰江（中国）,105 15亿,6.1,62.9.23,卡里巴（津巴布韦）,127 /60,6.1,66.2.5,科列马斯塔（希腊）,165 47.5,6.3,67.12.10,科因纳（印度）,103 27.1,6.5,丹江口水库附近震中分布图（19691975年）,1、2、3、4蓄水前天然地震，圆圈大小表示震级；5蓄水后诱发地震；6水库边界,第二节 水库诱发地震的基本特征,在此之前，先介绍新丰江水库典例,坝高105,m，,库容115,m3，,河谷型水库。,地质背景：花岗岩。两条活断层：,河流断裂（长600,km，,坝下1-5,km,处通过）；,人字石断裂（坝上游6,km),东面河源,为界为断陷盆地。,弱震区。,诱发地震概况：59.10.20蓄水，,一个月后水位上升20,m，,广州地震,台收到地震60.7.18，水位上升,到90,m，,不到1个月发生34.3级地,震9次，小震很多61.3，水位略,降，地震明显减少61.7水位猛涨,为113,m，,地震随之十分频繁。此后，,100,m,水位持续二年余，地震频发，,62.3.19.4时18分发生6.1级地震，其后,余震不断，其中,4级20次之多，60-87,年总共发震337461次，4级 49次,震中：大坝附近，峡谷区，北北西和北东东断裂控制。,震源深：4.5-5,km，,主要后延到7,km。,震源体：走向滑动型，迁就,NNW,张扭断裂，,1,为,N73,0,w，（,与粤东应力场基本一致）。,震中烈度：8度,一、空间分布特征,1、,震中位置,震中主要集中在断层破碎带附近、大坝附近几,km，,峡谷基岩裸露区。,往往密集成条带状或团块状，其延伸方向大体与库区主要断裂线平行或与,X,型共轭剪切断裂平行,常分布于库区岩溶发育部位或断裂构造与岩溶裂隙带的复合部位,2、,震源,较浅，震源体较小，与构造地震差别十分大。大多47,km，,一般210,km，,最深20,km,左右，最浅者 500,m。,初震震源浅，随后不断加深。震源深度与库容正相关。表现为震中区烈度高，有的零点几级便有感，3级以上造成轻度破坏。震源体小，影响范围小。,3、,等震线形状,构造型水库地震：椭圆形，长轴方向与所在地段的主要构造线或发震断层走向一致或平行,发生于新老地层接合部位的水库地震：等震线的长轴方向与新老地层的接合线方向一致,岩溶区发生的水库地震：等震线多为不规则的多边形或近似圆形，且与当地发育的岩溶形态一致或基本一致,等震线衰减迅速,主要与库区构造、岩性条件有关,二、地震活动与库水的关系,1、,绝大多数水库的地震活动与库水位或,库容呈,正相关,随着库水位增高，库区的地震活动逐,步增强，随水位降低而减弱，且经过高水,位之后即发生主震。一般震前相关性好，,主震后相关性差一些。,2、少数水库区的地震活动性随着库水位的,增加而明显地降低，呈,负相关,原因：,逆断层应力状态不利于发展。,蠕化变形释放能量，使地震减弱。,3、,滞后性,一般 滞后几个月，最长几年，主震,在高水位后一