水库诱发地震机理分析
灾害与防治工程2007年第2期(总第63期)水库诱发地震机理分析
牛恩宽 王孔伟 艾志雄
摘要:水库诱发地震经常威胁着水库大坝的安全,酿成远比地震的直接破坏更
加严重的次生灾难,因此对地震水库诱发地震应予充分重视。从水库地震能量
积聚和诱发因素两个方面对水库地震的形成机理进行分析。根据摩尔2库仑破
裂准则,利用库区应力摩尔圆的移动和半径的变化以及岩石破裂线的变动,分
析了水库在不同断裂类型区域的诱震机制。
关键词:诱发地震; 渗透; 孔隙水压; 断裂构造
The Analysis for the Mechanism of R eservoir Induced2E arthquake
Niu Enkuan Wang K ongwei Ai Zhixiong
Abstract Reservoir induced eart hquake t hreatens t he safety of t he dam f requently,which p roduces secondary disaster far more serio us t han t he damage directly p roduced by ordinary eart hquake.Therefore,f ull attention should be paid to t he reservoir induced eart hquake. This paper t ries to analyze t he mechanism of reservoir eart hquake f rom cumulative energy and inducing factors.Based on Mohr2Coulumb rupt ure principle,t he mechanisms of in2 duced eart hquake in different part s of reservoir zone wit h different kinds of fault struct ures are analyzed,in which bot h t he changing of t he Mohr circle and t he changing of t he rupt ure line are co nsidered.
K eyw ords induced eart hquake; permeate; pore water p ressure; fault st ruct ure
水库诱发地震,一般指在库区特定的地质条件下,水库蓄水后伴随产生某种诱发作用,导致岩体内累积的应变能释放而产生地震的现象。水库诱发地震曾经在世界上多次导致破坏性后果,最早于1931年发生在希腊的马拉松水库。20世纪60年代以来,又有几个大水库相继发生6级以上强烈地震。造成大坝及附近建筑物的破坏和人员伤亡。由于水库诱发地震具有很大的破坏性,不仅将给工程建筑物和设备等财产造成破坏,还可能诱发滑坡、引起涌浪,使水库地区人民的生命财产造成灾难性的损失。因此。水库诱发地震不仅是水利水
作者简介:牛恩宽(1980-),男,三峡大学土木水电学院硕士研究生;邮编:443002。
电工程研究的重要内容,也是区域构造稳定性和环境工程地质研究重要内容之一。
吴景浓根据新丰江水库地震的特点,曾提出了“积累2释放2再积累2再释放”的观点[1]。这很好的解释了地震的周期循环性,这种性质是受水库地震的能量储存量与地质约束能力的强弱对比控制的。所以,水库即使具备某些有利地质构造条件,由于当地应变能量积累程度尚未濒临库基岩体破裂的程度,以致库水诱发作用不足以打破这种平衡,因而不能改变当地地震正常的蕴育和发展过程。
于品清认为水库地震的本质应用“储能地质体+水的作用”这一公式来表示[2],这既能包括所有水库地震类型,也较好地解释了不同水库地震的成因及其由此派生出来的特点。储能地质体可以是断块、岩块,也可以是特殊性质的地层,从水库地震的活动特点,特别是发震时间与库水位的相关性看,储能的程度极不一致。但对于水库诱发地震,库区储能地质体积累应变能的多少无疑是决定性因素。在一般情况下,滞后时间短表明震源区的应力、应变已接近岩石破裂的极限,只要稍加外力即可破裂,产生地震;滞后时间长表明震源区的应力、应变还没有达到岩石破裂的极限值,只有通过库水和地下水的作用使原应力场调整,并在某一特定部位集中,或大大降低岩右的结构强度,然后方能发生地震。水库区储能地质体的应力、应变积累的程度是千差万别的,一些已达到岩石破裂的极限,另一些距这个值可能尚远。但是,只要应力、应变接近岩石破裂的极限,就会引发地震。
1 水库地震的能量来源
1.1 构造应变能
水库地震实例统计表明,其发生不取决于当地地震活动性强弱,可是确与当地构造应变能的积累有密切关系[3]。构造应变能的形成,受构造应变能的积累所制约,地震活动水平高的地区,地震频繁发生,构造应变能积累的速率较高,地震重复间隔较短。在这种地区修建水库,发生诱发地震并提前释放已积累的构造应变能的机遇相对较少。相反,在少震区和弱震区,构造应变能积累的速率较慢,地震重复间隔较长,更有可能在较广泛的地区内积累相当大的构造应变能,因此,少震区和弱震区更易于发生水库诱发地震。
1.2 水库荷载应变能
水库的巨大水体对库基岩体而言是一种强迫荷载,它可以造成库基弹性应力明显增加,水库荷载可以改变库基岩体的应力状态,使库基岩体发生弹性位移,岩体的变形立即继之而来,从而使岩体储备相应的弹性能增加。
1.3 岩块的位能
岩块在构造运动的过程中,如果处在某一高度,我们即可认为其具有一定的位能,一旦在外在诱发因素所作用下发生错动,就会储存或释放能量。
2 水库地震的诱因
2.1 水荷载的作用
水库荷载可以产生以下几种效应和作用[326]:(1)弹性效应———水库荷载使库基岩体发
生弹性位移,从而使岩体承受的弹性应力增加,这种变化是快速响应的。(2)压实效应———在饱和的岩石中,由于弹性应力的增加而使岩体中的空隙被压缩,孔隙体积减少,孔隙水压从而升高。这种响应亦较迅速。(3)扩散效应———由于水库蓄水造成一定的水头压力,迫使库水沿裂隙向孔隙压较小的部位运移。这种扩散作用必然还与压实作用造成的孔隙压变化有联系。(4)抬高地下水位作用———在水库蓄水以前,地下水位埋深很深,以致使地表浅层的库基岩石处于不饱和状态。当水库蓄水以后,库水向不饱和的岩体渗透,最终使地下水位被抬高。弹性效应是水库荷载对库基的直接效应,而其它3种效应是在水库荷载的条件下,库水对岩石介质的物理特征和对水文地质条件的影响。水库荷载的意义在于触发已积蓄的构造应变能,水库蓄水使水库边缘形成附加水平引张应变环分布。因此,如果当地初始最小应力σ3与附加张应力接近平行,特别是初始构造应力已接近岩石破裂的临界值时,附加张应变就可能产生诱发地震的作用。附加引张应变可以部分地抵消断裂面上的正应力,从而使构造应力更易于造成断裂错动和地震。
2.2 孔隙水压的作用
2.2.1 孔隙水压的效应
按照孔隙水压概念,有液体渗透到孔隙介质后,有效应力为总应力减去孔隙水压力,即
τ=μ(σ-P)+c(1)式中,τ为岩石(或其界面)的抗剪强度;σ为总应力或界面的正应力;P为孔隙水压力;c为岩石凝聚力。实验表明断层的剪切强度(τ)与正应力密切相关。从理论上讲,如果孔隙水压增加,使断裂面上有效应力降低,以至断裂面的剪切强度低于当地的构造应力时,就导致地震。
2.2.2 孔隙水压与断裂构造的关系
地震失稳现象主要与沿断裂面的摩擦滑动有关。尤其是震源不超过20km的浅层地震多被认为是断层闭锁区发生瞬间位错的结果。世界水库震例,绝大多数是与库区,特别是靠近水库边缘的浅层构造断裂密切相关的。库基岩体的断裂网络愈发育,库水愈得以渗透,库水的孔隙压效应和库水荷载的物理作用才能充分发挥影响。还有学者指出指出,由高渗透性岩层构成的褶皱构造在库区的展布特征对水库地震有着较为直接并且重要的影响[7]。这主要是从褶皱构造中的裂隙和断层在被库水淹没后成为库水向地下渗透的通道,有利于库水的渗透扩散,使得库水的孔隙压效应和库水荷载的物理作用充分发挥影响的角度考虑的。
完整的岩石的初始剪切强度比已经存在破裂面的强度大得多,所以,错动面不一定与最大和最小主应力轴成45°交角,凡是已存在裂隙的岩石受到应力作用,通常都是沿着已经存在的破裂面发生错动。因此,一旦水库区已存在接近现今构造应力场最大剪切破裂面的平移断层和接近垂直最小主应力轴(最大引张应力轴)的倾滑正断层时,便最易发生错动。一般说来,水库荷载的引张效应在水库边缘的浅层最显著。
水库地震通常发生于构造引张区,而不利于发生在构造挤压区。莫尔-库仑破裂准则为水库区岩石破裂过程和诱发因素的影响提供了简单的解释(图1)。对正断层、平移断层和逆断层等断裂形式在孔隙水压力作用下诱发地震的解释如下:
(1)在引张构造环境下,如正断层,最大主应力轴近于直立(图1a),单是增加水库荷载P 使莫尔圆的半径加大,增加逼近外包络线的机会(图1a的曲线2),使破裂的概率加大。如果增加荷载,并且孔隙水压上升时(曲线3),莫尔圆整体向左(接近包线的方向)滑动,则岩石破裂的概率更高。
图1 不同断层环境的水库蓄水效应在有效应力的莫尔圆(2)在剪切的构造环境下,
如平移断层附近,最大和最小主
应力轴都近水平,中间应力轴直
立。这种情况下,水库荷载不能增加破裂的可能(图1b 的曲线
2),可是孔隙压增加,同样使莫
尔圆整体向左(接近包线的方
向)滑动(曲线3),破裂更易发
生。
(3)在挤压构造环境下,逆
断层或逆掩断层附近,水库荷载
和孔隙压升高都无助于破裂的
发生(图1c ),甚至对库基稳定起
到一定的促进作用。上述分析
得到大量实际资料的证实。
水库区,特别是水库边缘的
与现代区域最大剪应力方向近
于平行的活动性平推断层与正
断层,是易于发生较强水库地震
的构造。无论就库水的渗透,或
岩块的重力滑移而言,直立或近
于直立的断裂有利于水库地震
的发生,岩石断块将因受构造应
力或岩块重力的作用而发生的滑动,形成诱发地震。前者释放构造应力能,形成可大可小的诱发地震,后者主要释放岩体断块的位能,只能诱发微小地震。而那些逆断层,特别是低角度的逆掩断层,一般不大容易触发水库地震。不过当有压扭等作用叠加时,逆断层同样可以触发水库地震。
总之,由于孔隙水压显著增大,降低了断层面上的有效应力,导致库基稳定性减小,才产生诱发地震。水库地震的形成应是水库蓄水和地质构造两种因素复合影响的结果。
2.3 水对库基岩体的物理化学作用
干燥的和含水的岩石具有不同的强度和变形特征。对某些种类的岩石而言,这种差别尤为突出。这种岩石特性变化是水对岩石的物理、化学作用的结果。水库蓄水以后,受重力和水压的作用,库水沿着岩石的孔隙、岩体的裂隙和其他软弱结构面向深部和水库四周边缘渗透,孔隙水压随之变化。水的渗透作用不仅改变了岩石的强度,改造了岩石孔隙和岩体裂隙的形状,同时也改变了岩体内部的应力状态,总的结果是使岩石软化。根据吴景浓等对新丰江水库的岩石进行试验研究[1],各种岩石在不同的饱水状态下破裂强度试验结果如图2所示。显然,经过压力饱水以后,岩石的强度显著降低了。同时,试验数据的分散性也说明岩样结构是不均匀的。根据莫尔包络线的形状和破裂模式分析,对于结构均匀、致密的岩样,在高围压下,符合格里菲斯破裂理论,即
图2 不同围压下的破裂强度
τ2=4σt (σt -σn )
(2)式中,σt 为岩石的抗拉强度;σn 为正拉力。对
于结构松碎或存在明显层面的岩样,当围压不
太高时,则比较符合莫尔2库仑准则,即
τ=τ0+σn ?
tan φ(3)式中,τ0为岩石材料内部的抗剪力,包括凸凹
不平的嵌合力和内聚力;φ为内摩擦角。在封
闭饱水条件下,由孔隙压P 的作用,(2)、
(3)式变为
τ2=4σt [σt -(σn -P )]
(4)τ=τ0+(σn -P )?
tan φ(5)
σ-P 通常称为有效应力。由图3可以看出,两条包络线并不是平行的,表明岩石饱水后
抗剪强度的降低不是一个常量。这是由于原先
注入岩样中的水分被围压(超过P 值后)所封闭,随着围压的升高,试样体积被压缩,在密封的情况下,水的可压缩性极小,造成孔隙压力P 随着围压σc 而增高,对抗剪的强度影响也就越大,直至围压相当高时这种影响才趋于稳定。如图4所示,当正压力超过3000kg/cm 2以后,风干与饱水岩样抗剪强度的差值几乎是不变的,最大差值比达22%。不难设想,在水库蓄水或深井注水时,如果那里的结构具有存在P 的条件,那么随着区域构造应力场和水压应力场的变化,都会影响P 值的变化,甚至使静态的P 变为动态的P ,成为触发(或诱发)地震的重要因素
。
库水渗透到库基内,还使库基岩石的部分矿物产生溶解,水化和吸附效应等物理-化学过程。水化作用降低了使岩石颗粒边界扩散和压熔变形所需的最低温(1975)等称这种物理过程为应力腐蚀。
在应力腐蚀作用情况下含石英岩石的强度将显著降低,明显地缩短导致破裂的时间,或是加速破裂成长的速度。充填粘土质成分的裂隙,在受到库水的渗透之后,岩石的内摩擦系数可减小15%,断裂强度降低50%。吸附效应是指岩石受水渗透后,在矿物之间的分子层表面形成水膜,因而降低矿物之间的联结强度,而使原有的裂隙易于分开。吸附效应的强弱取决于地下水的成分。当含有与构造矿物相同的离子的低浓度盐水溶液时,对岩石的吸附效应最强烈。
总之,水对库基岩体的应力腐蚀和吸附效应可导致岩石介质软化,或使断层的破裂强度降低,或使断层的剪应力增大,如果已积累接近临界强度的构造力,就可诱发地震。有些水库蓄水不久,水头不高就诱发了微震,应力腐蚀是主要因素,例如新丰江水库就是一个典型的例子。
2.4 微震的诱发作用
诱发地震序列初期的微震既是对水库蓄水的响应,又是一种反馈因素。它们为更大规模释放构造应变能和岩体断块的位能创造条件。已知震例中,较强的水库诱发地震(3级以上地震)发生以前,都有大量微震。一方面,大量小地震的发生使微小裂隙不断发展,甚至互相贯通,促使形成较大的破裂,从而有助于库水向深部渗透扩散,在更大的深度产生孔隙压效应,这一过程有利于孔隙水压效应发挥作用;另一方面,许多小地震活动,使应力分布更加不平衡,更大尺度的岩体内出现应力集中和应力不均衡,导致在大破裂上发生大规模错动,为释放更大规模已积累的应变能创造条件,直到导致发生主震和能量大释放。故此,大量微小地震成为爆发大地震的诱发因素,这种现象也可称之为应力腐蚀。
3 结 论
水库地质体积聚了足够的能量后,当应变积累接近于岩体破裂的临界值时,在有利于诱发水库地震的地质构造条件的地段,导致岩体内累积的应变能释放而产生地震。
水库地震失稳现象主要与沿断裂面的摩擦滑动有关,在水库边缘的与现代区域最大剪应力方向近于平行的活动性平移断层与正断层,是易于发生较强水库地震的构造。
孔隙水压是诱发水库地震最主要最直接的影响因素,荷载和孔隙水压效应的叠加,更促进了水库地震的发展和形成。水库地震的形成应是水库蓄水和地质构造两种因素复合影响的结果。
水库地震的诱发机制是多因子的复杂过程,各种诱发作用既有时间先后差别,又有相互促进,互相联系。库区地质构造和水文地质条件,为库水的渗透和水库荷载的物理效能等因素发挥作用提供客观条件,水的渗透作用使岩石软化。
参 考 文 献:
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[责任编辑 周丽丽]
水库诱发地震活动的工程地质分析
水库诱发地震活动的工程地质分析 1 基本概念及研究意义 ?在一定条件下，人类的工程活动可以诱发地震，诸如修建水库，城市或油田的抽水或注水，矿山坑道的崩塌，以及人工爆破或地下核爆炸等都能引起当地出现异常的地震活动，这类地震活动统称为诱发地震。其形成一方面依赖于该区的地质条件、地应力状态和有待释放的应变能积累程度等因素；另一方面也与工程行为是否改变了一定范围内应力场的平衡状态密切相关。 2 水库诱发地震活动性变化的几种典型情况 2.1 蓄水后地震活动性增强 ? 2.1.1 卡里巴—科列马斯塔型 地震活动性的主要变化主要发生在1963年6月水库蓄水位超 出正常高水位之后，尤以1963年8月库水位超出正常高水位2.9m之后为最强烈，此时水头增值仅为2％，以此作为地震活动性强烈变化的诱因是缺乏说服力的。可是在正常高水位附近，水位波动几米库容变化却很大，显然库底岩石所承受的水库附加荷载以及附加荷载的影响深度都随之产生较大变化，水库底部承受附加应力超出一定值的岩石的体积也会产生很大变化。 2.1.2 科因纳—新丰江型 科因纳水库诱发地震 科因纳水库诱发地震之所以具有典型意义，就在于它是迄 今为止最强的水库诱发地震(0.5级，地震序列中大于5.0级的达15
次)，而又是产生在构造迹象最不明显、岩层产状基本水平、近200 a 附近没有明显地层活动的印度地盾德干高原之上。 库、坝区均位于厚达1500m、产状水平、自古至始新世喷发的 玄武岩层之上，由致密块状玄武岩与凝灰岩及气孔状玄武岩互层，凝灰岩中央有红色粘土，渗透性不良(图6—7)。 2.2 蓄水后地震活动性减弱 3 水库诱发地震的共同特点 从以上典型实例描述可知，水库诱发地震不同类型虽各有其特性，但概括起来它们却有很多共性。这主要是这类地层的产生空间和地震活动随时间的变化与水库所在空间和水库水位或荷载随时间的变化密切相关，表示介质品质的地震序列有其固有特点和震源机制解得出的应力场与同一地区产生天然地震的应力场基本相同。 3.1地震活动与水库的空间联系 3.1.1 震中密集于库坝附近 通常主要是密集分布于水库边岸几km到十几km范围之内。 或是密集于水库最大水深处及其附近(卡里巴、科因纳)， 或是位于水库主体两侧的峡谷区(新丰江见图6—12，丹江口如图6—25)。 如库区及附近有断裂，则精确定位的震中往往沿断裂分布。 有的水库诱发地层初期距水库较远而随后逐渐向水库集中(丹江口、苏联的努列克)。 3.1.2 震源极浅、震源体小
水库诱发地震资料
过去，世界各国建设水库大坝工程，都是尽量避免在地质条件复杂的地区建设，更不会建 造在会发生强烈地震的断裂带上。许多断裂带都是在地震发生之后才发现的。 过去的经验总结是：在弱震地区或地质构造稳定的地区，大型水库大坝会诱发地震， 水库诱发地震强度可以超过历史上所记录的最大地震强度。 下面介绍世界上几个著名的水库诱发地震的案例： 1.印度科依纳水库诱发地震 印度科依纳（ＫＯＹＮＡ）水库位于印度孟买城以南二百三十公里的地方，库容量 27.8亿立方米，水库面积116平方公里．科依纳水库于1954年开工建造，1963年完工。 科依纳水库大坝高103米，大坝体积130万立方米，大坝为粗石混凝土重力坝。印度 科依纳水库不但大坝底下的地基十分理想，而且水库所在地区的地质结构完整，从地质板 块学的观点来看米，这座水库是建造在印度板块上，是印度-澳大利亚板块的一部份。于几百年万前就已经形成。人们认为这种地质结构是最稳定的，即所谓的无震区，而且在水库 建造之前，也没有地震的记载。大坝位于前寒武纪地质带上，地质条件非常优越． 但是就在这里发生了至今为止记录在案的强度最大的地震。1963年科依纳水库竣工并 当即蓄水启用。在这之后，附近地区就小震不断，在1964年和1965年之间，最高一周地 震次数达四十多次。水库在1965年蓄满水，之后地震次数增多，强度加大，到1967年， 一周地震次数竟高达320次地震。在1967年9月13日发生了一次震级 5.5级的地震，1967年12月11日在大坝附近发生了为震级6.5级的地震，震中烈度为VIII度。 这次地震的震源就在水库大坝附近离地面9-23公里的地方。这次地震影响的范围很大，整个印度半岛的西半部份都能感觉到该次地震。由于水库诱发地震而直接死亡人数约为 177人，受伤人数超过1700人。该地区大批房屋倒塌或是受到严重损坏，成千上万的人无 家可归。科依纳水库的大坝虽然没有因地震而倒塌，但受到严重损坏，水泥大坝两面出现 了多处裂缝，有几处水都从裂缝处渗透出来。不得不采取多种措施补救。科依纳水库的发 电机组和涡轮机受到严重的损坏。
水库诱发地震简述
水库诱发地震简述 人类大规模的工程建设活动会引发地震。水库诱发地震是人工湖在蓄水初期出现的、与当地天然地震活动特征明显不同的地震现象，亦简称为水库地震。水库诱发地震具有多种成因，其发震机理和诱震因素十分复杂，目前还没有完全为人们所认识。水库诱发地震是涉及地震学、水文地质学、工程地质学、和结构抗震学等多学科交叉的前沿课题。 本世纪40年代以来，世界上已有34个国家的134座水库被报道出现了水库诱发地震，其中得到较普遍承认的超过90处。有4例发生了6级以上地震，他们是中国的新丰江(1962年,6.1级)、赞比亚─津巴布韦的卡里巴(Kariba,1963年,6.1级)、希腊的克瑞马斯塔(Kremasta,1966年,6.3级)、和印度的柯依纳(Koyna,1967年,6.5级)。 发生在坝址附近的强震和中强震，有可能对大坝和其它水工建筑物造成直接损害。已知挡水建筑物遭受损害的有两个震例(表1)，尚未发生过大坝因水库地震而溃垮或严重破坏的情况。水库诱发地震对库区及邻近地区居民点的影响则更为常见，强震和中强震会给库区造成人员伤亡，带来重大物质损失。即使一般的弱震微震，也会对震中区造成一定危害，影响当地居民的正常生产和生活，是库区主要的环境地质问题之一。
我国迄今已报道出现水库诱发地震的工程有25例，其中得到公认的有17 例(见表2)，是世界上水库地震最多的国家之一。值得注意的是，高坝大库中出现诱发地震的比例明显偏高。我国(含香港和台湾)已建成的百米以上大坝32座，出现了水库诱发地震的有10座，发震比例超过31%；其中1979年以后蓄水的17座百米以上大坝中有8座发生水库地震，发震比例高达47%，远远高于世界平均水平。 从水库诱发地震的强度来看，全球发生6.0级以上强烈地震的仅占3%， 5.9—4.5级中等强度的占27%，发生4.4—3.0级弱震和3.0级以下微震的占到70%(分别为32%和38%)。在我国这一比例相应为4%、16%和80%。但是水库诱发地震往往出现在历史地震较平静的地区，强烈和中强水库地震在大多数情况下都超过了当地历史记载的最大地震，许多发生弱震和有感微震的情况，也是当地居民记忆中未曾有过的重大事件。 自70年代末开始，我国的水库诱发地震研究由回顾性研究逐渐转变为前瞻性研究。近20年来，几乎全部拟建的大(1)型和多数大(2)型水利水电工程，对诱发地震的潜在危险性及其对工程和环境的影响作出前期论证，数十个重大工程在蓄水前提出过正式预测意见。我国水库诱发地震研究的突出特点，是始终紧密结合工程建设和工程抗震安全的需要，具有很强的实用性和可操作性。对成因机制、判别标志、评价和预测准则等问题，进行了多方面的探索，逐渐形成一整套具有特色的研究和评价方法，特别在研究和确定工程的抗震对策方面，积累了丰富的经验。 表2 中国水库诱发地震震例基本情况一览表
水库到底能诱发多大地震
水库到底能诱发多大地震？ 2008年汶川5.12地震后，社会上有些人将地震的发生归咎于西南地区的水电建设。到底什么是水库诱发地震？水库到底能诱发多大的地震？ 水库诱发地震是指由于水库蓄水而引起水库区以及库水影响所及的邻近地区新出现的地震现象。世界上首次有关水库诱发地震的报道是美国的胡佛大坝。1939年春，胡佛水库水位上升至运行水位后不久，出现地震高潮，最大震级达到5级。据不完全统计，全世界坝高大于15米的水库大约有3万座，发生水库诱发地震的比例不足0.3%且分布在29个国家；全世界大于6.0级的水库诱发地震有4起，分别是我国的新丰江水库地震（1962年3月19日，6.1级），赞比亚—津巴布韦边界的卡里巴（Kariba）水库地震（1963年9月23日，6.1级），希腊的克里马斯塔（Kremasta）水库地震（1965年2月5日，6.2级），印度的柯依那（Koyna）水库地震（1967年12月10日，6.3级）。我国坝高大于15米的水库约有1.9万多座，而坝高30米以上的水库约5700座，自从新丰江水库发生6.1级水库诱发地震至今，比较公认的水库诱发地震震例有33个，除新丰江以外，震级均在5级以下。 我国是世界上水库诱发地震震例最多的国家，也是对水库诱发地震研究最深入的国家。我国学者根据库区工程地质条件把水
库诱发地震分为塌陷型、卸荷型和构造型三种类型。前两者是水库诱发地震中最常见的类型，震例较多，但震级一般不超过3级；而构造型水库诱发地震发生的概率极低，但其震级较高，有的可达中强震水平。 水库诱发地震的主要特征是：在时间上，诱发地震的产生和活动与水库蓄水密切相关，开始发震时间70%发生在蓄水至正常蓄水位期间；在空间上，水库地震的震中大多分布在水库及其周围5公里范围内，且相对集中在一特定范围；水库诱发地震的震源深度一般很浅，震源深度小于5公里。由于震源浅，水库地震的震中烈度一般均较同震级天然地震高，但影响范围较天然地震小很多。水库诱发地震的震级相对小，对坝址区的影响烈度一般均小于地震基本烈度。因此，水库诱发地震一般不会对大坝产生危害，但可能会对临界稳定状态的滑坡体和未经抗震设防的民居产生影响。 工程实践使很多学者逐渐认识到，水库诱发地震可能性较大的多为高坝大库。水库诱发地震的影响烈度绝大多数均小于场地地震基本烈度，更小于大坝的抗震设计烈度，对工程和环境的影响很小。尽管如此，我国政府及地震主管部门出台了多项法律法规，水电行业的相关规程规范中，也对水库地震的监测提出了明确要求，对于坝高大于100米，且水库库容大于5亿立方米的水
《水库诱发地震危险性评价》GB
水库诱发地震危险性评价 GB21075-2007 水库诱发地震危险性评价 Reservoir-induced earthquake hazard assessment 前言 本标准的第4章、5.1、5.2为强制性条文，其他的技术内容为推荐性的。 本标准的附录A、附录B、附录C、附录D为资料性附录。 本标准由中国地震局提出。 本标准由全国地震标准化技术委员会(SAC/TC225)归口。 本标准起草单位：中国地震局地质研究所、中国水利水电科学研究院、防灾科技学院、北京市地震局、中国地震局地壳应力研究所、湖北省地震局、中国地震局地球物理研究所。 本标准主要起草人：杨清源、胡毓良、汪雍熙、薄景山、胡平、苏恺之、李安然、陈献程、冯义钧。 引言 本标准中水库诱发地震(reservoir-induced earthquake)是指由于水库蓄水或水位变化而引发的地震。当前有使用水库诱发地震和水库触发地震(reservoir-triggered earthquake)的称谓以区别引发地震成因机制上的不同。前者认为水库周围的原始地壳应力不一定处于破坏的临界状态，水库蓄水或水位变化后使原来处于稳定状态的结构面失稳而发生地震；而后者认为水库周围的地壳应力已处于破坏的临界状态，水库蓄水或水位变化后使原来处于破坏临界状态的结构面失稳而发生地震。本标准只规范对水库蓄水或水位变化后发生地震的危险性进行评价的相关问题，并不涉及引发地震的成因，因此采用国内外比较一致的做法，将由于水库蓄水或水位变化而引发的地震定义为水库诱发地震。 水库诱发地震危险性评价是水利水电工程安全性评价中的重要部分。国家标准GB 17741《工程场地地震安全性评价》没有对水库诱发地震危险性评价的相关内容作出规定，而且工程场地地震安全性评价不能完全涵盖水库诱发地震危险性评价的全部技术内容。水库诱发地震危险性评价是在水库修建之前根据水库影响区的地震地质条件对水库诱发地震的可能性、可能发震库段和最大震级进行评价以及水库蓄水之后一定时期内的跟踪监测工作。 我国是发生水库诱发地震较多的国家之一，已知发震水库有20多例。新丰江水库是世界上第一个发生6.0级以上地震的水库，并造成了严重的水库诱发地震灾害。我国对水库诱发地震的研究从1960年开始，地震系统和水利水电等部门进行了多方面的研究，取得一定的进展。因能源、防洪、供水等方面的需求，未来一段时间我国将建设许多高坝大库工程，对水库诱发地震危险性评价提出了更高的要求。 编制本标准有助于规范水库诱发地震危险性评价工作，增强水利水电工程安全管理意识，促进水库诱发地震危险性评价工作的健康发展。 水库诱发地震危险性评价 1 范围 本标准规定了水利水电工程水库影响区的水库诱发地震危险性评价的工作内容、技术要求和工作方法。 本标准适用于新建、扩建的大型水利水电工程的抗震设计、工程选址和水库影响区的防震减灾。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB17741 工程场地地震安全性评价
工程地质分析
绪论 教学目的：本章主要讲述工程地质学的研究对象、任务与分科，介绍人类工程活动与地质环境的相互作用 和相互制约关系，工程地质分析的基本方法以及工程地质分析原理的学习内容及学习方法。 教学重点和难点：本章重点：（1）类工程活动与地质环境的相互作用的特点和形式；（2）工程地质条件 和工程地质问题基本概念；（3）工程地质分析的基本思想方法。本章难点：（1）“工程地质条件以及人类 工程活动与地质环境之间相互制约”特点和形式的认识与理解；（2）工程地质条件和工程地质问题的多样 性和复杂性及其相互关系。 主要教学内容及要求： （1）掌握人类工程活动与地质环境的相互作用和相互制约关系，工程地质学的基本任务、研究对象及分科， （2）了解学习本课程的目的。 （3）掌握工程地质条件及其内容、工程地质问题等基本概念。 （4）理解地质分析或自然历史分析方法和地质过程机制分析—定量评价方法。 第一篇区域稳定及岩体稳定分析的几个基本问题 第一章地壳岩体结构特征的工程地质分析 教学目的：本章主要讲述岩体结构研究的工程地质意义、岩体的结构特征及主要类型、岩体原生结构特征 的岩相分析、岩体结构构造改造的地质力学分析以及岩体结构面的特征描述与统计分析方法。 教学重点和难点：本章重点：（1）岩体结构面的主要类型及特征；（2）岩体结构面的特征描述与统计分 析方法；（3）岩体结构构造改造的地质力学分析。本章难点：（1）岩体原生结构特征的岩相分析理论与 方法；（2）如何应用岩相分析方法和地质力学分析方法对岩体结构特征进行评价预测。 主要教学内容及要求： （1）掌握岩体、岩体结构、结构面、结构体的基本概念，建造和改造在岩体结构形成中的作用，研究岩体结构特征的意义； （2）掌握结构面的主要类型及特征，了解岩体结构面的等级分类； （3）掌握岩体的结构类型分类及构造与改造的消长关系对岩体结构分类的控制作用，理解岩体工程应用分类的实质，了解岩体工程应用分类的代表性方案； （4）了解岩体原生结构特征的成因类型与岩体结构的岩相分析方法； （5）了解岩体结构的构造改造特征及其地质力学分析方法； （6）掌握结构面的统计测量与特征描述方法以及结构面基本指标的量化分析方法及统计分析方法。 第二章地壳岩体的天然应力状态 教学目的：本章主要讲述岩体天然地应力状态的形成及其类型、天然地应力分布的一般规律、我国地应力 场的空间分布特征、地壳表层岩体应力状态的复杂性以及区域地应力场与岩体地应力的研究方法。 教学重点和难点：本章重点：（1）天然地应力的基本类型及一般分布规律；（2）地壳表层高地应力地区 的地质地貌标志（3）我国地应力场空间分布的一般规律。本章难点：（1）地表岩体应力状态的复杂性； （2）构造应力场的演变史及现今地应力场的基本特征。 主要教学内容及要求： （1）掌握岩体应力的概念，了解岩体天然应力状态的研究意义； （2）了解天然应力的形成原因，掌握天然地应力的基本类型与分布规律； （3）掌握我国地应力场空间分布的一般规律； （4）理解地壳表层地应力状态的复杂性，掌握区域性垂向剥蚀卸荷与河谷侵蚀侧向卸荷对地应力状态的影响以及地壳表层高地应力区的地质地貌标志； （5）理解构造应力场的演变史及现今地应力场的基本特征，了解地应力的测定方法与区域地应力场的模拟研究方法。 第三章岩体的变形与破坏
第六章 水库诱发地震(完整资料).doc
【最新整理，下载后即可编辑】 第六章 水库诱发地震的工程地质分析 4．水库诱发地震的诱发机制 4.1水库蓄水的基本效应 （1）水的物理化学效应 ①软化、泥化--天然河谷下断裂一般含水，这种效应通常不起作用； ②石膏软化膨胀—诱因，但充塞导水裂隙而隔水； ③应力腐蚀--增加水份缩短破坏时间、固定压力加速裂隙扩展，蓄水后水压增大，水可进入裂隙→应力腐蚀； （2）水库的荷载效应 在岩体中产生附加应力，恶化断裂的应力条件。 ①影响深度与荷载作用面积有关—大型水库； ②荷载效应与岩体结构有关—陡倾软弱结构面； （3）空隙水压力效应 τ=（σn -P W ）tg φ+C 只有在地壳岩体天然应力场中的最大、最小主应力差相当大的情况下，水库的荷载效应和空隙水压力效应才能起到有效的诱发作用。 4.2水库地震的诱震机制 设定：水库无限延伸，则： ①水体荷载在岩体中的垂直附加应力：⊿σV =γh 水平附加应力：⊿σh =(μ/1-μ)γh=0.43 γh
②水位升高所产生的空隙水压力：⊿P w =γh (1)潜在正断型应力状态 ①水库的荷载效应： a.由于水库荷载σV 与垂向最大主应力迭加，则 σ1→σ1/=σ1+⊿σV =σ1+γh b.侧压力效应使水平向最小主应力增值仅为 σ3→σ3/=σ3+⊿σh =σ3+（μ/1-μ）γh=σ3+0.43γh 莫尔圆增大并稍向右移，稳定条件有所恶化； ②空隙水压力效应： σ1/→σ1//=σ1/-⊿P w =σ1+γh-γh =σ1 σ3/→σ3//=σ3/-⊿P w =σ3+0.43γh-γh =σ3-0.57γh 空隙水压力同时减小最大、最小主应力，莫尔圆左移接近强度包络线。显然，荷载与空隙水压力效应最终导致震源岩体稳定状况强烈恶化。 (2)潜在走滑型应力状态 ①水库的荷载效应： σ1→σ1/=σ1+⊿σh =σ1+0.43γh
水库诱发地震的特点
水库诱发地震的特点有哪些 1、发生地多位于水库附近 —般仅发生在水库及其周边几公里至十几公里范围内，或发生于水库最大水深处及其附近。具有一定的规律性。 2、时间上与工程活动密切相关 一般发生于水库蓄水后不久，在最高蓄水位的第一、二个周期内可能发生较大的地震。影响水库地震频率的因素除地质和构造因素外，还与水位增长速率、荷载持续时间、最高水位、高水位持续时间等有关。 3、震源较浅，震源体小 震源深度较浅，一般在地表下10 km以内，个别达20 km，以4km～7 km居多，且有初期浅，后逐渐加深之趋势。震源体小，地震影响范围不大，等震线衰减快，影响范围多属局部性。 4、地震的类型 主要分为震群型和前震一主震一余震型震群型水库地震与水库水位变化有较好的对应关系。这种诱发地震的分布与库基地型与水体形状有一定的关系，他们的形成还受浅层库基内小断裂网络的影响，而与大型活动断层关系不明显。 前震一主震_余震型水库地震是在水库蓄水以后，一段时间内诱发一系列微小地震，经过持续的地震活动后出现主震，最后发展成为缓慢衰减的余震活动。 汶川特大地震已经过去一年了，对这次地震的成因已经有许多科学家进行了较深入的研究，认为是印度大陆板块向北漂移并和欧亚大陆板块碰撞挤压，地壳沿着龙门山断裂带逆冲而发生强烈地震。然而，还有一些声音总是把这次地震的发生归咎于西南地区的水电建设。那么，水电建设形成的水库到底能诱发多大的地震呢？诱发地震的危害很大吗？ 水库诱发地震一般是指由于水库蓄水或水位变化而引发的地震现象。世界上记录到的第一例水库诱发地震是希腊的马拉松水库。据不完全统计，全世界坝高大于15m的水库大约有3万多座，发生水库诱发地震约有120例（分布在29个国家）；我国坝高大于15m的水库约有19000多座，产生诱发地震仅22例（包括有争议的8座），约占0.1%，诱发地震的比例极小。全球范围内大于M6.0级的水库诱发地震共有4起，大于5.0级的有12起，其余震级均较小。 从确认的水库诱发地震震例分析，其有如下特点：第一，发震时间与水库蓄水密切相关，70%左右发生在蓄水后1年内；第二，震中大多分布在水库及其附近，且相对密集在一定的范围之内；第三，震源深度一般很浅，多数在几km范围内，使得水库地震的震中烈度一般均较同震级天然地震高；第四，震级多为弱震～微震，只有个别震级较高，其中新丰江水库是世界上第一个发生6.0级以上地震的水库；第五，发生水库地震可能性较大的多为高坝大库（如坝高超过100m，库容超过5亿m3），一般水库发生水库地震的可能性较小。鉴于上述种种特征，水库诱发地震影响到坝址的地震烈度绝大多数均小于坝址的地震基本烈度，更小于大坝的抗震设防烈度，对水电水利工程本身几乎构不成威胁，全世界范围内至今没有一起因为地震造成的垮坝事故发生。 目前对水库诱发地震成因机理的研究仍处于资料积累和理论探索阶段。水库诱发地震有时也称为水库触发地震，两者在引发地震成因机制上有所不同。前者认为水库周围的原始地壳应力不一定处于破坏的临界状态，水库蓄水或水位变化后使原来处于稳定状态的结构面失稳而发生地震。后者认为水库周围的地壳应力已处于破坏的临界状态，水库蓄水或水位变化后使原来处于破坏临界状态的结构面失稳而发生地震。根据库区地质条件和成因，水库诱发地震可分为岩溶塌陷或气爆型、地表卸荷型（又称裂隙型）和构造型等（夏其发，2000）。我国
三峡库区诱发地震分析
三峡水库诱发地震的监测与探讨 王儒述 （中国长江三峡工程开发总公司，湖北宜昌 443002） 摘要：三峡水库已初步形成，随着蓄水位上升，库容加大，诱发水库地震的可能性也将加大。根据最大历 史地震震级并适当加权，确定库区最大可信地震为 6级左右。在仙女山和九湾溪断裂一带（距坝址为18 km）存在诱发地震的可能，震级MS=5.0~5.8 级。对坝址所受影响烈度为Ⅵ度，不会对按烈度Ⅶ度设防的枢纽主要建筑物构成直接威胁。三峡水库蓄水运行后，地震频次与强度虽有所增加，但地震活动仍保持在三峡地区原有弱地震活动状态。必须加强对三峡水库诱发地震的监测与探讨，预防地震及地质灾害，确保工程建设及运行安全，构建和谐社会，确保长治久安。 关键词：三峡工程；水库；诱发地震；监测；探讨 中图分类号：TV697.2+4 文献标识码：A 三峡水利枢纽规模宏大，工程于1993年开工，2009年全部工程竣工投产。 三峡水库已初步形成，随着蓄水位上升，库容加大，诱发水库地震的可能性也将加大。 1 世界地震概况
地球上每年平均发生500 万次大、小及微弱地震，其中构造地震约占90%，火山地震约占7%。 近百年来世界大地震（ML≥6.0）见表1。
2 水库诱发地震 2.1 地震特点 水库诱发地震由于水库地应力和构造地应力叠加，以及水库地震能量和构造地震能量叠加而诱发产生。水库诱发地震因素复杂，其形成机理及发生发展过程尚难准确控制，发生时间、空间及强度更难预测预报。水库诱发地震与一般天然地震相比，具有如下特点：
2.1.1 分布范围 震中仅分布在水库及其周围5 km 范围内，震源深度大多在5 km以内，很少超过10 km。震源深度与水库库容有一定的相关性，一般库容愈大，震源愈深。 国家地震部门曾对水库诱发地震明确界定：“大坝上下游两岸，方圆10 km范围内发生的地震，称为诱发地震。非此范围地震，不算水库诱发地震。” 2.1.2 发震时间 主震发震时间一般与水库蓄水密切相关。蓄水早期地震活动与库水位升降变化有较好的相关性。较强地震活动高潮大多出现在第一、二个蓄水期的高水位季节、水位回落或低水位时。但发震时间也无一定规律性，如我国湖南的南冲水库，1964年夏蓄水，随即发震；而美国哥伦比亚河大古力水电站，1941年蓄水发电，至今已66年，迄未发现较大地震。 2.1.3 发震趋势 由于水库蓄水引起内外条件变化，水库蓄水初期发震较多；随着时间的推移，逐步得到调整后趋于平衡。因而地震频度和强度将随时间的延长，呈明显下降趋势。 2.1.4 地震特点 水库诱发地震以弱震和微震为主，从国内外水库诱发地震统计资料看，6.0~6.5级强震仅有4例，占4%，即印度的柯依纳6.4级（1967 12 10），希腊的克里马斯塔6.3级（1966 02 05），赞比亚的卡里巴6.1级（1963 09 23）和我国的新丰江6.1级（1962 03 18）。诱发地震中5.0~5.9级中强震占14%，4.0~4.9级中强震占24%，3.0~3.9级地震占25%，小于3.0级弱震和微震占32%.
浅析水库诱发地震
浅析水库诱发地震 近年来，随着地壳运动的持续进行，地震发生的次数也越来越频繁。地震在海底或滨海地区容易引发海啸，在大陆地区则会引发滑坡、崩塌、地裂缝等次生灾害。因此，国家和人民对地震的关注度也逐步提高，尤其是对于因水库蓄水而诱使库坝区、近岸范围发生的地震逐步开始重视并探讨；人们根据多次较大地震诱发的原因、地震的特征对水库诱发地震的原因和特征进行了分析，同时也针对水库诱发地震采取了相应的预防和预测措施。本文主要是对水库地震诱发的原因、特征及预防措施进行了浅层的探索研究。 标签：水库诱发地震诱发原因特征预防措施 1水库诱发地震的原因 1.1地层岩性的影响 根据我国水库诱发地震的数据统计分析，碳酸盐岩地区的发震几率最高，占47%左右，其次为火成岩地区，发震几率约占22%，最后为碎屑岩地区，其发震几率最小。同时，区域岩体的强度往往决定了地震震级的大小，这说明岩石强度越高，当积聚了足够的能量后，应变积累接近于岩体破裂的临界值时，在有利于诱发水库地震的地质构造条件的地段，其导致岩体内累积的应变能也越快释放从而产生地震，这样地震的震级也就越大。例如我国湖北省的邓家桥水库、湖南省的黄石水库，这些水库每当水库的蓄水位将库尾的岩石淹没时就要诱发不同程度的地震。以上直接说明了地层岩性成为水库诱发地震的重要影响因素之一。 1.2构造活动的影响 地质构造活动诱发的地震主要是岩体中的断裂在库水作用下发生错动引起的。张性断裂或张扭性断裂更利于库水向深部渗透，易于诱发地震。现代构造活动较强烈的地区，由于活动断裂常常随地应力的局部集中，有利于诱发较强的水库地震。构造活动诱发的水库地震虽然发生概率较低，但其破坏性较强，多为中强震或强震。根据统计资料显示，我国共有约49例地震位于断陷盆地和褶皱带上或者直接位于活动断层附近，而水库诱发地震的发生基本上均与附近的小构造活动存在密切关系，例如我国广东新丰江水库发生的6.1级水库地震。 1.3水库规模的影响 根据统计数据显示，诱发地震的发生概率随着坝高、蓄水深度和库容的增大而明显增高。我国现有坝高15 m以上的水库18000座，其中仅有13座发生过水库诱发地震，比例约占7.2/10000。随着水库坝高的增加，蓄水的增多，发生诱发地震的概率明显增大，其中库容大于100亿m3的大型水库发震概率大于1/10。 2水库诱发地震的特征
浅谈水库诱发地震问题
浅谈水库诱发地震问题 摘要：文章通过统计数据阐述水库诱发地震的因素、地震特征和地震的成因机制，浅析水库诱发地震产生的地质灾害。 关键词：地震；水库；库水荷载；孔隙水压力 因水库蓄水而诱使坝区、水库库盆或近岸范围内发生的地震叫做水库诱发地震。自1931年希腊的马松水库首次诱发地震以来，到1986年底（1988年出版的《世界大坝登记》）的55年时间内，世界上已有79个国家建成库坝37 308座，其中已有29个国家报道了116座水库诱发地震的震例（详见表1），发震率为3.1‰。笔者根据目前已掌握的资料对水库诱发地震问题提出一些粗浅的认识，以期与同行其商榷。 1 与水库诱发地震相关的因素 1.1 岩性 从52例统计数分析，诱发地震的水库可溶岩地区25例，占48.1%；火成岩地区12例，占23.1%；变质岩地区11例，占21.1%；碎屑岩地区4例，占7.7%。其中，近一半的水库诱发地震发生在可溶岩地区，说明水库诱发地震与库区岩石的渗透性能有着密切的关系，如我国湖北省的邓家桥水库，每当库水位淹没库左岸的溶洞口后，就会诱发一系列的微震；又如我国湖南的黄石水库，每当库水位到达库尾奥陶系灰岩区时都要诱发地震。6例5.5级以上的水库诱发地震中有4例发生在以花岗岩为主的火成岩地区，占66.7%，说明岩石强度与水库诱发地震的强度成正比关系。 1.2 构造 从65例统计数分析，49例位于断陷盆地和褶皱带上或位于活动断层附近，而其余诱发地震的水库均与附近小构造有着密切的关系。说明水库诱发地震离不开地应力相对集中的断裂构造，即离不开一般地震的机理。如1962年3月19日发生Ms6.1级主震的我国广东新丰江水库位于断陷盆地边缘的北北西和北东东向断裂部位，1963年9月10日发生Ms4.0级主震的意大利瓦依昂水库处在新生代褶皱带上。 1.3 库水荷载 从理论上分析，库水荷载可以增大地下一定深度内断裂面的应力。根据J.B.Beck对美国奥鲁威尔库水荷载的计算，库水深200 m时地下1 km处的岩体因库水荷载增加的剪应力为3.4 kg/cm2，地下5～10 km处的岩体因库水荷载增加的剪应力为0.12 kg/cm2。
水库诱发地震——丽江抗震减灾
水库诱发地震 ——防震减灾 一、水库诱发地震简介 水库诱发地震是指因水库蓄水而诱使坝区、水库库盆或近岸范围内发生的地震。根据精确定位的水库诱发地震的震中资料证明，水库诱发地震震中位置均分布在坝区、水库库盆及近岸地段范围内，距库边线一般不超过3～5千米，最远10千米。 对水库地震成因的探讨一直是人们最感兴趣的课题，也曾有许多似是而非的观点流行。库水的重力荷载作用和孔隙压力作用是诱震因素之一，但库水的作用必须借助于地质体中存在的导水结构面才能向深部传递。通过查明库区是否存在特定的水文地质条件来判别诱发地震的可能性，进而估计发震地点和最大可能强度，称为水库诱发地震研究中的水文地质结构面理论，是现阶段预测水库诱发地震的理论基础。 据研究，我国曾归纳了以下七条可能诱发水库地震的定性标志。①坝高大于100米，库容大于10亿立方米；②库坝区有新构造，活断裂呈张，扭性和张扭，压扭性；③库坝区为中，新生代断陷盆地或其它边缘，近代升降活动明显；④深部存在重力梯度异常；⑤岩体深部张裂隙发育，透水性强；⑥库坝区有温泉；⑦库坝区历史上曾有地震发生。上述七条，符合数越齐备，越典型，则该水库蓄水后诱发地震的可能性就越大。 按工程地质条件来分类，水库诱发地震具有不同的成因类型，主要有岩溶塌陷型和断层破裂型。其他类型的诱发地震震级很小，不会对大坝和周围环境造成危害，因此一般不作过多的研究。 岩溶塌陷型水库诱发地震最常见，多为弱震或中强震。我国在岩溶地区的大型水库有8个，其中4个诱发了地震。断层破裂型水库诱发地震发生的概率虽然较低，但有可能诱发中强震或强震。我国的新丰江水库和印度的柯依纳水库的诱发地震都属于这种类型。 20世纪40年代以来，世界上已有34个国家的134座水库被报道出现了水库诱发地震，其中得到较普遍承认的超过90处。它们仅占世界大坝会议已登记的3.5万座水库的2‰～3‰。但是不容忽视的是，随着大坝坝高的增加，发生
水电站的修建是否会引发地震
水电站的修建是否会引发地震 摘要：近年来地震、山体滑坡等事故频频增多，最让人难忘的就是08年的汶川大地震，事后就有人猜测是三峡水库引发了这次地震，当然否定的人也很多。问题来了，水电站的修建到底会不会引发地震呢？要不要控制水电站的大规模开发呢？ 关键词：水电站地震引发 08年汶川大地震，震惊世界，让人永生难忘，震后却有不少人猜测或断定地震和修建的大坝有直接关系。国际舆论中，最为典型的就是称三峡水库有可能引发大地震，“由于大坝重量惊人，压迫到地壳，所以只要每日增加一点，就有可能引发地震，几百万年前地壳挤压，地震随时可能再次发生，甚至会轻微的扭转地轴”。就我个人看来，三峡大坝可能会对沿线地质地貌产生一定影响，但绝对没有这么严重。稍微知道水利知识的人都会知道，世界上早就有很多大型水库。如果三峡水库会引发这么大的地震，那么几十年来，世界上的水库还不早就把全世界的地壳都压得山崩地裂、地轴乱晃了吗？ 近年来四川、云南、贵州频发山体滑坡，有些人就认为这是修建水电站造成的，他们认为在地震带上密集建水电站，就是“自取灭亡”。有专家也说过未来10年，中国会因大量修建水电站而进入地震高发期，对此，中国水利水电科学研究院刘树坤教授说过：“修建水库对周边的地质肯定有重大影响，这是得到证明的。”水电诱发地震的案例在国外也有，但都是近距离的小范围的影响，一般级别都在4级以下。刘树坤教授还说“修建水电站引起山体滑坡是显而易见的事实。因为山体主要靠各种岩石之间裂隙的摩擦力来支撑保持稳定。如果从下至半山腰都泡水了，其摩擦力就会降低，当摩擦力降低到不足以支撑山体重量时，就会发生大规模地滑坡。所以，三峡大坝建成之前，科学家就担心过滑坡问题，为此也做了大量的论证和调查。现在，三峡周边一些山体已经不稳定了，亟须再采取措施。所以现在即使要修水电站，也不能采取过去那种梯级开发模式。如果要修一个电站，下游一定要保持足够距离的河道形态，一条河流最少要有50％长度的河段保留自由流淌的状态。” 根据中国科学家的研究结果，因水库蓄水而诱发使坝区、水库库盆或近岸范围内发生的地震，叫做水库诱发地震。水库诱发地震仅发生在距离水库水域线几千米的范围内，震源深度从百米至数百米，最深不超过5千米。这类地震仅仅在某些特定的水库库区或油田地区发生。水库诱发地震可发生于各种规模的水库中，但高坝和大库容的水库发震概率较高。库容小于0.1亿立方米的小型水库，其诱发地震的概率小于0.01%；库容为0.1亿～1.0亿立方米的中型水库，其发震概率小于0.1%；库容为1.0亿～10.0亿立方米的大水库，其发震概率约为1%；库容大于10.0亿立方米的大型水库，其发震概率约为14%。有资料显示，岩溶塌陷型水库最容易诱发地震，多为弱震或中强震。我国在岩溶地区的大型水库有8个，其中有4个都诱发了地震。断层破裂型水库诱发地震发生的概率虽然较低，但有可能诱发中强震或强震。我国的新丰江水库和印度的柯依纳水库诱发的地震都属于这种类型。随着大坝坝高的增加，水库发生诱发地震的比例也会相应增加。目前世界上已记录到的最大的水库诱发地震为6.5级，1967年12月发生在印度柯依纳水库。所以兴建高坝大水库时，应当对水库诱发地震的潜在危险进行认真评价。 但是迄今为止，世界上还未发生因水库诱发地震而使大坝失事的实例。地震的发生，也有地震其自身的原因，不能单单的归于水电站的修建，地震有天然地震和人工地震两大类。
水库诱发地震的特征
水库诱发地震的特征 新丰江水库地震后,我国投入了大量的人力物力对其进行观测与研究。培养锻炼了一支水库地震研究的队伍，摸索出了一条具有中国特色的研究水库地震的途径，经他们研究总结提出水库诱发地震的特征是：时间特征---诱发地震的产生和活动性与水库蓄水密切相关。水库诱发地震初次发震时间百分之七十左右发生在蓄水后一年内。主震发生的时间距初震一至数月的比例较高。一般的规律是水位上升伴随地震活动性增加，水位下降则地震活动性则减弱。也有个别水位与地震活动性负相关的例子，蓄水后排空反而出现了诱发地震。按水库蓄水和地震活动性的时间差还可以从另一个角度将其分为“快速响应”型和“滞后响应”型，此处不再细说。 空间特征---水库地震的震中大多分布在水库及其附近，特别是大坝附近的深水库区容易诱发较大的地震。水库诱发的地震一般局水域线不超过十几千米，且相对密集在一定的范围之内。水库诱发地震的震源深度一般很浅，多数在数百至数千米范围内，很少有超过十千米例子。 强度特征---多数水库诱发地震的最高震级不超过三级。据资料统计世界上诱发了5级以上中强震的水库约有二十余例，而诱发6级以上强震的水库只有四例。水库地震的震中烈度一般就达Ⅴ度，3级以上诱发地震震中烈度达Ⅵ度的例子亦不少。 活动特征---水库诱发地震有前震—主震—余震型和震群型两大类，且以具有快速响应特征的震群型居多。表征水库地震的震级—频度关系的B值较同样震级的天然构造地震的B值偏高。构造型水库诱发地震的活动持续时间长，余震频繁，衰减慢且强度亦高。 波谱特征---水库地震的高频能量丰富，多数绊有可闻声波。国外有观测到优势频谱为70—80HZ甚至更高的报导。 高坝大库与水库诱发地震 世界上一部分大型和特大型水库蓄水后都伴有地震活动。观测研究表明，相当一部分水库蓄水后的地震活动水平和活动特征都与蓄水前具有明显的差异。特别是高坝大库蓄水后地震活动明显增多的例子较多。水库诱发地震在时间和空间分布，震源机制，序列特征等诸多方面与天然构造地震想比较，有其自己独有的特征。据资料统计，目前世界上已有一百余个水库诱发地震例子，仅我国就有二十余例。尤其是坝高100米以上，库容亦达10亿立方米以上的水库发生诱发地震的概率较高。在我国已发生诱发地震的高坝水库约占总数的四分之一，且不少诱发地震均发生在天然地震的少震区和弱震区。 通常，水库诱发地震的震中都紧邻重要水工设施，特别是中强水库诱发地震多发生在库坝附近的深水库区及其周边。水库地震的震源浅，震中烈度高，破坏性大，对大坝和发电设施威力大。中强以上的水库诱发地震不仅会毁坏这些水工设施，而且可以引起严重的次生灾害危及下游安全。六十年代以来，我国新丰江水库，赞比亚与津巴布韦界河上的卡里巴水库 希腊的克里马斯塔水库和印度的柯依那水库等都先后诱发了6级以上的上的地震，造成了较严重的破坏和人员伤亡。其中坝高105米的新丰江水库6.1级地震和坝高103米的柯依那水库6.4级地震都是在少震区诱发6级以上地震的例子。柯依那水库发生的MS6.4级地震是目前世界上最大的诱发地震震例。该地震使柯依那市大多数砖石房屋倒塌，死伤约2500人。坝高128米的卡里巴水库是世界上库容最大的水库，库区历史上无地震活动记载。蓄水诱发的6.1级主震发生在开始蓄水四年后。坝高165米的克里马斯塔水库虽然位于地震活动活跃区内，但蓄水前的一百多年中从未在库区内观测到大于6级以上的水库诱发地震的例子。克里马斯塔则是蓄水后唯一发生了四次6级以上水库诱发地震的例子。克里马斯塔水库虽然位于地震活跃区内，但蓄水前的一百多年中从未在库区内观测到大于6级的构造地震。蓄水后仅六个月即发生了第一次6.2级地震。在我国水库建设历史上影响最大的1962年3月19日新丰江大坝附近发生的面波震级为6.1级的地震，其震中离大坝仅1.1公里，震中烈度高达Ⅷ度。这次地震使刚按Ⅶ度加固的大坝出现了长达82M的水平贯穿性裂缝，发电机组和开关站均受损坏而停止运转。此后，一个月之内便发生了3.0级以上地震58次，频度很高。在此情况下我国政府又决定按Ⅹ度对大坝进行第二次加固，付出了高昂的经济代价。与此同时有关部门专门为新丰江水库建立了地震观测网。八十年代初期，地震部门又将其改造成为拥有八个子台的无线遥测地震台网并连续运行至今，成为我国第一个连续稳定运行时间最长的水库诱发地震监测网。 特别引人入胜注目的局1962年6.1级主震二十余年之后，在新丰江水库水位变化不大的条件下仍有中强余震发生。1987年9月15日发生的4.6级地震和1989年11月26日发生在大坝难仅4.4千米的MS4.5级地震就是其佐证。专家们认为此地震是新丰江水库诱发地震序列中的中晚期强震。 由于高坝水库诱发地震一旦发生发生，危害极大。因此我国“水工建筑抗震设计规范”要求：“在兴建高水头大水库时，如库区地质构造复杂，并有较近期活动断裂分布，应研究产生诱发地震可能性。对产生诱发地震可能性大的水库，应尽量在蓄水前由有关部门设地震台进行监视。”我国部分水库地震观测实例和国外部分水库地震观测实例见有关资料。 高坝大库与水库诱发地震
水库诱发地震危险性评价(标准状态：现行)
I C S91.120.25 P15 中华人民共和国国家标准 G B21075 2007 水库诱发地震危险性评价 R e s e r v o i r-i n d u c e d e a r t h q u a k e h a z a r da s s e s s m e n t 自2017年3月23日起,本标准转为推荐性 标准,编号改为G B/T21075 2007三 2007-08-20发布2008-03-01实施 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中国国家标准化管理委员会发布
G B21075 2007 前言 本标准的第4章二5.1二5.2为强制性条文,其他的技术内容为推荐性的三 本标准的附录A二附录B二附录C二附录D为资料性附录三 本标准由中国地震局提出三 本标准由全国地震标准化技术委员会(S A C/T C225)归口三 本标准起草单位:中国地震局地质研究所二中国水利水电科学研究院二防灾科技学院二北京市地震局二中国地震局地壳应力研究所二湖北省地震局二中国地震局地球物理研究所三 三 本标准主要起草人:杨清源二胡毓良二汪雍熙二薄景山二胡平二苏恺之二李安然二陈献程二冯义钧
G B21075 2007 引言 本标准中水库诱发地震(r e s e r v o i r-i n d u c e de a r t h q u a k e)是指由于水库蓄水或水位变化而引发的地震三当前有使用水库诱发地震和水库触发地震(r e s e r v o i r-t r i g g e r e d e a r t h q u a k e)的称谓以区别引发地震成因机制上的不同三前者认为水库周围的原始地壳应力不一定处于破坏的临界状态,水库蓄水或水位变化后使原来处于稳定状态的结构面失稳而发生地震;而后者认为水库周围的地壳应力已处于破坏的临界状态,水库蓄水或水位变化后使原来处于破坏临界状态的结构面失稳而发生地震三本标准只规范对水库蓄水或水位变化后发生地震的危险性进行评价的相关问题,并不涉及引发地震的成因,因此采用国内外比较一致的做法,将由于水库蓄水或水位变化而引发的地震定义为水库诱发地震三 水库诱发地震危险性评价是水利水电工程安全性评价中的重要部分三国家标准G B17741‘工程场地地震安全性评价“没有对水库诱发地震危险性评价的相关内容作出规定,而且工程场地地震安全性评价不能完全涵盖水库诱发地震危险性评价的全部技术内容三水库诱发地震危险性评价是在水库修建之前根据水库影响区的地震地质条件对水库诱发地震的可能性二可能发震库段和最大震级进行评价以及水库蓄水之后一定时期内的跟踪监测工作三 我国是发生水库诱发地震较多的国家之一,已知发震水库有20多例三新丰江水库是世界上第一个发生6.0级以上地震的水库,并造成了严重的水库诱发地震灾害三我国对水库诱发地震的研究从1960年开始,地震系统和水利水电等部门进行了多方面的研究,取得一定的进展三因能源二防洪二供水等方面的需求,未来一段时间我国将建设许多高坝大库工程,对水库诱发地震危险性评价提出了更高的要求三编制本标准有助于规范水库诱发地震危险性评价工作,增强水利水电工程安全管理意识,促进水库诱发地震危险性评价工作的健康发展三 Ⅱ