孔隙压力扩散与水库诱发地震活动性的初步研究

水库诱发地震活动与水的渗透有密切关系,本文认为水库诱发地震中,前震活动主要是由于水的渗透引起孔隙压力扩散,岩石强度弱化所致。由于水库区地下岩石渗透性质的复杂性,将库区岩石介质分为均匀、非均匀渗透的两种情况,利用两相(固、液)多孔介质中孔隙压力扩散理论,分别对水库蓄水所引起的孔隙压力场进行了数值模拟计算,计算结果表明,非均匀渗透模型中水渗透所形成的孔隙压力分布与水库地震发生的空间位置对应得较好,孔隙压力峰值扩散到水库诱发地震的前震震源处的时间(1.8天～45天)与水库蓄水后引起前震活动的滞后时间大体一致。     

岩石软化与水库地震

一、前言 水库为什么会触发地震?至今人们的认识还不一致,原因可能是多方面的,而且是十分复杂的。一般都认为岩石材料受水作用而软化以及孔隙压力的影响,使岩体(或断裂带)的强度降低,是重要的因素之一。从这一观点出发,开展岩石力学性质的试验研究,对于探讨水库地震的诱发机制,无疑是十分重要的。     

新丰江水库诱发地震极限深度的实验研究

新丰江水库诱发地震是在什么深度发生的？通过对该水库基底断裂内岩石的三轴实验,获取了该岩石较完整的三轴强度包络线。利用强度理论、孔隙水压力并结合地震资料,对水库诱发地震的极限深度进行研究后得出：①具有诱发地震条件的水库,存在一个诱发空间,若岩体深度超过某一值（极限深度）后,将不再有诱发地震;岩石不同,极限深度也不同;②新丰江水库区的诱发地震,只在约14km深度的岩体内发生,震源深度≥14km的地震,均为普通的构造地震。     

用地震资料估算珊溪水库岩层孔隙度和饱和度

本文首先从室内岩石力学实验数据出发,利用Biot-Gassmann方程和Pride模型建立的岩石骨架与岩石基质体积模量函数关系式求出珊溪水库区岩石基质模量和固结系数,然后分别利用联合地震波走时方程组和多台和达曲线求得P波速度和波速比,最后以流纹斑岩为例,计算了岩石饱和度、孔隙度,并分析了地震中造成的饱和度和孔隙度的变化。结果表明:(1)地震过程中岩石饱和度均大于99%,且大多为100%,即地震中岩石处于水饱和或接近水饱和状态,波速和波速比的变化主要由岩石孔隙度的变化引起。(2)珊溪水库震中区流纹斑岩孔隙度的上限值为6.6%~15.5%,下限值为3.6%~4.2%。下限值与地震前由实验室测得的孔隙度相近。如果实验室测得的流纹斑岩孔隙度是其初始值,则地震中岩石孔隙度增大了3.2%~12.09%。(3)2008年1月地震以后震中区岩石孔隙度逐渐闭合,直到2014年8月孔隙度开始迅速增大,9月15日起原震区再次发生一组新的地震活动,震群活动前岩石出现了扩容现象。     

我国的水库地震及有关成因问题的讨论

本文介绍了我国八个水库地震的概况,总结了水库地震的一般特点,同时讨论了与成因有关的几个问题。指出库水沿周围岩石向深处的渗漏及入渗库水的封闭环境是主要的诱发条件。除构造应力外,岩体的重力可能是另一种更具普遍意义的发震初始应力。水库地震属粘滑机制。它与岩溶密切相关     

水库蓄水对参窝地震发生的可能影响

文献详细阐述了1974年12月22日辽宁葠窝(ML=)0.52级地震的性质及其与海城7.3级地震的关系,认为葠窝地震具有天然构造地震完全相同的地震活动特点,而不具备典型水库诱发地震的序列特征.但葠窝地震毕竟发生在水库区,完全排除水库蓄水的影响几乎是不可能的.本文分析了这种影响,认为发生5.2级地震时水库畜水最大只能使震源处岩石的剪切强度减小1.7×10~5帕.水库蓄水可能对一些余震的发生起了一定作用.     

论褶皱构造在水库诱发地震中的作用

水库诱发地震（简称水库地震）问题是一个因扰水电工程设计部门的重要问题。但关于水库地震的成因机制许多学者尚存在着不同的看法。笔者根据自己的实际工作体会认为,水库地震产生的主因应当是库水的地下渗漏。照此思路,笔者通过对两个诱震实例的分析,简单地阐述了褶皱构造的存在对库水地下渗漏可能带来的影响,并认为褶皱构造是通过其伴生的裂隙、断层为库水下渗提供了途径,在褶皱由高渗透性岩石构成情况下更是如此。     

饱水岩石滤波特性的实验研究(英文)

在静态条件下用声波探测法对两种饱水岩石标本(砂岩、花岗岩)的滤波特性进行了实验研究。结果表明,饱水岩石对传播的弹性波起了强低通滤波的作用。这为某种水库地震前的频率转移现象提供了部分的解释。     

水库诱发地震孕育与发生过程中超临界流体作用的思考

水库诱发地震作为一种因人类水利建设活动导致的地震,其地震机制多年来受到地震学界的广泛研究,目前基本认为库水渗漏降低断裂带岩石的摩擦阻力是导致发震的主要原因之一,而地震能量来源自于板块运动的积累.     

初探水库地震的形成机理及其诱发环境

本文根据库水诱发作用和水库地震成因分析,认为水诱发地震必须具备两大环境因素:库水渗透——储积条件和发震构造背景。作为例证,文章还具体讨论了湖北丹江口水库地震和甘肃玉门老君庙油田注水效应。最后给出了水库地震诸诱发因素的组合图式以及研究水诱发地震的基本思路。     

水库诱发地震成因新探

本文对现行的有关水库地震成因的几种观点提出了质疑,研究了水库蓄水后的地形变,并从地形变的角度探讨了水库地震的发震机理。指出了水库蓄水后库区及邻近地区下沉、然后区域或局部地层回升这一水库地形变的共同特征;回升的原因是由于岩石的浸湿膨胀。文中论述了浸湿膨胀对区域地壳稳定性的影响,提出水库蓄水后的浸湿膨胀是导致水库地震的重要因素。     

基于Gassmann方程的流体替换方法在珊溪水库地震研究中的应用

引入基于Gassmann方程的流体替换方法,在分析地震波P波速度、波速比与岩石孔隙度和饱和度关系的基础上,应用于珊溪水库地震波速比和P波速度变化特征研究,得到:(1)珊溪水库震中区岩石始终处于接近水饱和的饱水状态,波速比和P波速度"下降-回升"的变化实质上反映了震中区岩石"孔隙度增大(饱和度减小)-饱和度增大"的变化,每一丛地震的波速比由极小值逐渐增大为极大值是由于岩石从不饱和状态变化到饱和状态;(2)根据每一丛地震波速比的变化,计算得到珊溪水库流体扩散率αs=1.06×104 cm2 s-1,该数值与美国南卡罗莱纳水库、巴西Acu水库、广东新丰江水库的流体扩散率基本一致;(3)震源区岩石孔隙度上限值为8.7%~2.0%,该数值与华东勘测设计研究院通过室内岩石物理力学性质试验测定的珊溪水库坝址区新鲜流纹斑岩的孔隙度平均值一致。     

小湾库区水库诱发地震的地质环境分析

在文献[1]的基础上,通过对小湾库区岩石介质、地质构造、构造应力场、库区及周围地震活动特点的分析,认为小湾库区水库诱发地震的地质环境比较复杂,存在发生岩溶型、裂隙型、构造型等三种成因类型的水库诱发地震的基本条件,而沿通过库区的澜沧江断裂带及其次级断层,和无量山断裂带发生构造型水库诱发地震,是小湾库区水库地震活动的主要诱发因素：     

水库地震的综合概率增益预测法研究

在水库地震预测中首次引进了地震概率增益综合预测模型,叙述了该方法的基本原理;探讨了影响水库地震最大震级发生的因素;结合中国水库及其水库地震震例资料,对水库地震综合影响因素E值、库容、库水深度因素或指标预测水库地震最大震级的效能R值和经验概率增益K值进行了统计和评价,表明概率增益综合预测能够对各种预测方法预测水库地震的效果进行定量分析。在此基础上,选择国内外若干水库进行了水库地震最大震级回溯性检验,表明该方法作为一种新的水库地震最大震级预测方法是可行的     

水库诱发地震研究进展与思考

目前对于水库诱发地震机理的认识仍存在很多盲区,水库地震事件不断引发社会的广泛争议。我国西部水能资源的大力开发面临一定水库诱发地震风险,需要对此有更为科学的认识和判断。本文介绍了利用现代监测手段,结合地球物理学、地质学、地震学、岩石力学等相关学科开展水库诱发地震研究的最新成果。认为深入开展水库地震监测和监测资料分析,以科学地探索水库诱震机理,提炼水库诱震因素,揭示水库地震规律以及预测和识别水库诱发地震,为指导水库正确运行和灾后救援提供决策依据,是水电工程建设中急需开展的攻关课题。     

室内岩石水压致裂三轴试验研究

水库蓄水为什么会诱发地震,至今人们的认识不尽一致,原因是多方面而且是十分复杂。但无论哪种诱发机制理论,水的作用都被列为重要因素。从岩石力学观点看,水的作用不仅使岩体(或断裂带)的性质发生“软化”,而且随着孔隙压力的增加使基岩的应力状态发生变化,从而改变了岩石的强度和变形特性。作者1981年发表的论文中对“软化”问题已作了论述,本文主要探讨孔隙压力的影响。试验采用新丰江水库主要断裂带区的花岗岩30块试件,分成烘干和饱和两组,在不同围压和轴压力作用下,通过中间孔注液产生孔隙压力,使岩样破裂,简称为“水压致裂三轴试验法”。这种试验测量其致裂强度特性,变形特性及破裂模式等一系列参数,为水库地震诱发机制的研究提供一个方面的判据。     

水渗透引起的应力场调整及岩石强度弱化的初步研究

本文采用二维线弹性的两相多孔介质理论,对水库蓄水后由水渗透引起的耦合应力变化及岩石强度弱化进行了数值模拟计算。结果表明,由于水的渗透使得岩石中的孔隙压力增大,耦合应力随之减小,从而导致岩石的有效应力减小,同时抗剪强度也相应减小,其减小的量值可以与地震时断层面上的应力降相比。根据计算结果,本文讨论了由水渗透引起地震的可能机制。     

中国东部四个水库震例的诱震环境因素研究

本文通过对我国东部四个诱震水库的地质调查及其资料分析,探讨了水库地震诱发过程中所涉及的诸环境因素。研究表明:水库地震的诱发因素很多,但大体上可归纳成库水渗透条件和发震构造条件两类;这些环境因素只有在它们按一定方式恰当地组合成一个统一体存在于同一库区(段),水库地震才有可能诱发产生。因此,预测水库地震一个很重要的工作就是要查明库区诱发地震的环境因素及其总体组合条件。     

水库诱发地震与构造地震震源参数特征差异性研究——以龙滩水库为例

首先讨论龙滩库区水库蓄水与地震活动之间的关系,发现龙滩水库诱发地震特征十分明显,地震共分5丛呈丛集分布.利用库区架设的24个固定和流动台站记录的数字记录资料,在研究得到龙滩库区非弹性衰减和台站场地响应的基础上,精确测定得到了该地区总共1616个ML≥0.1级地震的震源参数,比较了水库诱发地震与构造地震震源参数特征的差异,得到了以下主要结论:1)龙滩水库地震活动与水库蓄水关系密切,不同蓄水阶段5丛的地震活动状态不同,局部断裂构造发育以及岩石透水性能影响着地震活动对蓄水过程的响应.2)龙滩水库诱发地震的地震矩M0随震级ML的增大而增大,两者之间存在较好的线性关系,统计关系为LogM0=1.07 ML+10.17.应力降与地震大小之间的关系和Nuttli的板内地震为增加应力降(ISD)模型的结果比较吻合,统计关系为LogΔσ=0.71 ML-2.89.3)龙滩水库地区地震辐射能量和地震视应力均随震级的增大而增大,后者意味着大地震是比小地震更高效率的地震能量辐射体.4)总体上不同丛地震应力降水平存在差异.地震应力降空间分布上与库水深度有较好的一致性,即库水深的区域应力降水平高.5)与同震级的构造地震相比,水库诱发地震的应力降值比前者明显偏低,大约小10倍.这可能是由于水库蓄水造成地下介质孔隙压力增大或者水的润滑作用,从而导致在一个比较低的构造应力情况下发生水库诱发地震.     

二滩水库蓄水1年的地震活动

二滩水电站于1998年5月1日下闸蓄水,至今已有1年多。1年来,库首区周边出现了少量与库水位涨落有关的弱震活动。本文使用了二滩水库遥测地震台网的8个高增益子台、1个低增益子台共23道记录的地震分析资料。通过对蓄水前后发生地震比较,重点对1998年5月发生在龙胜乡的小震群,6月鱼干鱼乡西北的小震群及8月发生于大坝附近的小震序列进行了分析研究。探讨了1998年5月至1999年5月的水库水位变化与地震次数及震级大小的关系。由此,得出了二滩水库蓄水初期的地震活动性研究的初步结论:蓄水后数10亿吨库水的加载导致岩石形变附加剪切应力可能是导致初期水库周边弱震活动增加的诱发因素。笔者认为加强对大坝及周围地区的地震监测和对水库诱发地震的预测研究,减轻未来可能发生的构造型诱发地震灾害是下一阶段的首要任务。