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岩石水压致裂和诱发地震的实验研究 总被引：5，自引：0，他引：5
用7种岩石各制备了几类不同预裂纹的系列试件，并在不同围压下进行水压致裂强度实验。结合典型的水库诱发地震的实际资料和现今构造应力场的实验结果，以及应用岩石强度理论和岩石断裂力学的一些原理、方法，进行岩石孔隙水压诱发地震的探讨。初步结果为：(1)若岩体内构造应力很小，一定大小的孔隙水压力σp，可直接使岩体内的薄弱面致裂并发生小地震。(2)若构造应力较大，存在两类诱发地震的可能：①对岩体浅部一些走向与构造应力的主压应力σ1方向相近的薄弱面，σp可促使其发生张性破裂并诱发小地震。②当构造应力接近于断裂的抗剪强度时，因σp，降低了断裂面上的正应力σn，使原处于稳定状态的断裂失稳，发生滑移破裂并诱发出地震。σp导致断裂的破裂深度增大，使诱发地震的震级大于原潜在的地震震级。(3)各种岩体均存在着一个极限深度，此深度后不再有诱发地震。 相似文献
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HF——1型岩石水压致裂三轴仪鉴定会于1984年3月在广州召开,参加会议的有来自中国科学院、水电部、国家地震局的有关单位和一些高等院校等17个单位共24人。 HF——1型岩石水压致裂三轴仪是广东省地震局水库地震研究室为研究孔隙水压在水库地震震源机制的影响因素,于一九八○年开始研制的一种具有孔隙水压的三轴压力容器,八一年初研制成功并投入使用。经测试和几年来使用表明,HF——1型岩石水压致裂三轴仪密封性能良好,压力稳定,能保持三种压力系统的独立工作,其主要技术性能是: 相似文献
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不同饱和度下花岗岩的强度及变形特性 总被引：2，自引：0，他引：2
水库诱发地震的因素很多,水对岩石材料的影响是一个重要因素之一。从现有水库地震震例表明,水库蓄水后不是立即发生地震而往往要经过一段时间才触发地震(或地震活动加强)这可能与基岩的饱水程度有关,特别是对孔隙度小,渗透性差的库基更是如此。由于水的作用使岩石软化(岩石的粘聚力、摩擦系数,孔隙压力等产生一系列的 相似文献
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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。 相似文献
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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。 相似文献
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不同温压条件下饱水砂岩的变形破坏与孔隙压力问题的试验研究 总被引：2，自引：0，他引：2
本文通过不同温度与围压条件下的岩石三轴试验,研究了水、温度、有效围压对饱水的新沂砂岩变形破坏过程的影响及此过程中孔隙压力变化的特征。研究结果表明:(1)饱水砂岩的强度比风干岩石低20—30％,而排水条件下的这种差异更大;(2)岩石变形破坏过程中,孔隙压力的变化可划分出四个基本阶段:上升、缓升、下降与保持不变阶段,其中第二阶段相当于微破裂发生阶段,第三阶段相当于微破裂发展成为宏观破坏的阶段;(3)饱水砂岩的强度随环境温度的升高和有效围压的下降而减小,而且排水条件也促使强度降低,因此可以推断,井孔水位对震前异常反映灵敏的岩石力学与水动力学条件是:含水层的渗透性强、温度高、埋深浅、水头高。 相似文献
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目前世界第三大水库溪洛渡的库首区遍布碳酸盐岩、灰岩,存在溶洞,蓄水后水位升高140m左右,随之发生6 000多次地震,但绝大多数是1级以下微震,最大震级仅仅ML3;集中在库岸两侧10km、深度5km、从大坝向上游沿库盆40km长度的范围内。微小地震对于水库、大坝的安全没有产生影响。使用较为密集的水库数字地震台网资料反演得到蓄水前后700多次地震的震源机制,并进一步反演了全区和分区的应力场,发现:震源机制空间取向复杂、破裂类型多样,应力状态不均匀、不稳定。与他人使用大量天然地震资料反演的区域应力场不一致,表明水库诱发地震没有受到区域应力场的严格控制。分析认为库水涌入溶洞、渗透到裂隙、节理,原来存在的小断层面或者间断面的孔隙压力增加,摩擦强度、岩石破裂强度降低以及库水载荷加大造成弹性变形等共同作用是地震的成因。并且首先主要释放的是已经积累的区域应力、局部应力,然后才表现出以库水载荷产生的附加应力为主。库首区没有较大的活动断层,2014年库水位将再度升高数十m,伴随裂隙的贯通,应力场的调整,回流的库水淹没库盆上游,还会发生中小地震乃至中等强度地震。溪洛渡水库大坝抗震设防水准较高,不会造成安全问题。建议在诱发地震继续活动期间,尽早实施详细的水文地质、地球物理探测,提供精细的科学资料,为确定诱发地震的成因、寻找控制诱发地震的技术条件,以减轻突发事件的影响,为其他类似水库发挥示范作用。 相似文献
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水库诱发地震机制研究 总被引：3，自引：0，他引：3
根据摩尔－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，分析了库区不同区域的诱震机制，指出水库诱发地震易发生在断裂带及其附近，断层穿过库心正下方时大大增加诱震的危险性；分级蓄水则可以减小诱发快速响应型地震的可能性。 相似文献
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《地球物理学进展》2015,(6)
断层活动导致断裂带裂隙广泛发育,成为地壳中流体运移与聚集的有利通道和场所.流体在地震过程中具有重要作用.流体与地震破裂带内的岩石相互作用导致其具有与其他完整岩石不同的性质,包括矿物-化学组成、粒度分布及传输性质(渗透率、孔隙度)等.这些特性可以视为流体与地震断层带岩石相互作用的响应.一方面,较高的孔隙流体压力导致断层的有效正应力降低.另一方面,流体会与断层岩发生一系列水-岩反应导致矿物蚀变、分解,生成大量摩擦系数较低的粘土矿物,同时一些不稳定元素可能会随流体发生迁移,导致大量物质流失.在地震周期过程中,伴随着流体运移,断层带的物理性质(渗透性、流体压力等)也随之发生变化.同震快速摩擦生热会导致流体产生热压作用,促进同震滑动.另外,同震破裂导致断层带的渗透性快速上升,较高的流体压力会很快释放.在间震期过程中流体会使破裂趋向于缓慢变形,矿物溶解-沉淀、重结晶及压溶等作用胶结并愈合裂隙,断层强度恢复的同时断层带渗透性逐渐降低,孔隙压力又逐渐积累.研究流体的这些物理化学行为对理解地震成核、同震滑动及震后断层愈合等过程有重要意义.本文介绍了有关流体对断层带物理化学性质的改造及流体的动力学意义等方面的研究进展,总结了流体在地震周期过程中所产生的一系列岩石物理化学效应及其对地震过程的影响. 相似文献
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《地震地质》2015,(2)
金沙江向家坝水库是目前中国第三大水库,2012年底水库开始蓄水,水位升高71m;2013年6月底再次蓄水,升高的水位淹没到库尾段。该水库以及上游的溪洛渡水库布设了地震台网,有35台仪器连续记录,能够很好地控制库区及周边的地震。水库地震台网在2007年9月—2013年6月记录了库尾一带1级以上地震共计38次,平均每月发生0.66次。而2013年7—9月则记录ML≥1.0地震186次,平均水平达到每月62次,已经接近以往月均值的100倍,可判别为诱发地震。同期还记录1级以下地震553次,在强震背景区发生大量小地震已经引起巨大反响。震源位置采用3维速度模型进行重新修订,发现这些地震有94%发生在0~5km深度范围。利用水库地震台网的观测资料,取垂直向记录到直达P、S波的最大振幅,得到库尾一带蓄水之前9个、蓄水后69个小地震的震源机制,并进一步利用这些震源机制反演了南、北2个区的应力场,以期通过分析震源机制和应力场变化,探索水库诱发地震发生的特点及成因。结果显示,在蓄水后69个震源机制中走向滑动类型占最多,存在较多过渡类型,倾向滑动的正断层、逆冲断层数目较少,震源机制空间取向复杂、破裂类型多样,显示区域应力场对小震的控制较弱。利用这些震源机制反演得到南、北2个区的应力场差别较大,状态不均匀,北区呈现挤压应力状态,而南区呈现弱拉张状态,均与区域应力场不一致。穿过库尾的猰子坝断裂是活动断裂,却没有控制诱发地震,有可能表明水库蓄水抑制了逆断层的活动。库尾区分布碳酸盐岩、灰岩,存在溶洞。分析认为库水涌入溶洞,渗透到裂隙、节理,导致孔隙压力增加,摩擦强度、岩石破裂强度降低以及库水载荷加大造成弹性变形等共同作用是诱发地震的成因。 相似文献
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本文以龙滩水库为例,根据库区地质构造、深部速度结构及数字地面高程,建立了库区三维有限元模型,基于孔隙弹性理论计算了水库蓄水过程中库底断层和围岩体孔隙压力、有效附加正应力、剪应力和库伦应力的动态变化,并结合水库蓄水后库区地震活动时空分布的特征,讨论了RIS时空演化与库水加卸载及渗透过程的动态响应关系及其可能的成因机制.结果表明：（1） 龙滩水库蓄水后地震活动呈现出明显的丛集性,主要分布在罗妥（丛Ⅰ）、八茂（丛Ⅱ）、拉浪（丛Ⅲ）、坝首（丛Ⅳ）和布柳河（丛Ⅴ）5个水库蓄水后淹没的深水区,这些区域也恰恰是库水加卸载及渗透过程中ΔCFS增加最明显的区域,而ΔCFS的影区几乎没有地震发生,表明水库蓄水后库区地震活动与ΔCFS的变化密切相关.（2） 在水库蓄水过程中,与水库有直接水力联系且渗透性较好的断裂成为地表水体附加水头压力向深部扩散的优势通道,沿此通道附加水头压力扩散的最大深度达13 km左右,震旦系-古生界以碳酸盐岩为主的地层成为附加水头压力扩散的主体层位,这与蓄水后库区中、小地震震源深度均小于13 km,且优势分布在5~10 km的特征相吻合,表明由于孔隙压力的存在降低了岩石的抗剪强度,同时部分抵消了围压的影响,致使该层位的岩体易于产生脆性破坏从而诱发地震活动.（3） 无论是深部还是浅部,各丛地震密集发生的时段绝大部分与相应深度ΔCFS加速升高或阶段性高值时段相重叠,可能说明在库水位快速抬升或阶段性高值时段,受外部荷载加载速率快速升高的影响,库底岩体和断层、裂隙等结构面更容易实现失稳扩展;深、浅部地震响应时间、活动频度和强度的差异可能与不同层位岩体力学性质及渗透性能的不均匀性有关.（4） 各丛地震诱发的物理力学机制有所不同.丛Ⅰ、丛Ⅱ、丛Ⅲ地震的诱发可能与库体重力荷载、孔隙压力扩散和库水浸润弱化3种作用都有关;丛Ⅳ地震的诱发主要受控于库体重力荷载作用,孔隙压力扩散和库水浸润弱化不起主导作用;丛Ⅴ地震的诱发主要受孔隙压力扩散和库水浸润弱化作用的影响,库体重力荷载作用一定程度上抑制了地震的发生. 相似文献
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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. 相似文献
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大量研究表明,流体在断层弱化中起着非常重要的作用.在地壳浅部脆性域,自由水通过流体孔隙压力减小断层有效正压力,从而降低断层摩擦强度;在地壳深部,矿物中的微量结构水弱化岩石流变强度.另外,流体-岩石相互作用等化学过程,如长石水解反应,对断层强度的影响也非常显著.断层深部流体通过物理作用与化学作用影响着岩石的变形机制,从而影响断层力学性质与地震孕育和发生.断层内部流体孔隙压力周期性变化是断层带脆-塑性转化、裂缝张开与愈合等的直接体现,这种变化控制着断层强度与强震周期性发生现象. 相似文献
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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。 相似文献
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结合微震活动的流体作用强度检测及孔隙压扩散模拟,讨论了三峡库区不同时期微震活动的主要影响因素。以2008年9月蓄水季为界划分前、后期,前期流体渗透导致的孔隙压力增加,使裂隙或断层面强度降低,是库区微震活动的主要影响因素,这一时期微震频次及ETAS模型参数μ值有起伏地缓慢增大,与库水位加卸载过程关系不明显; 后期由于流体渗透引起的孔隙压力变化趋于零,在新的流体平衡条件下,库水位加卸载过程所导致的裂隙或断层面上的应力变化,成为库区微震活动的主要影响因素,这一时期微震频次及μ值显示出与水位变化明显的关联特征。库区小震震源深度的时间变化支持上述观点。在此基础上,进一步讨论了水库“诱发”和水库“触发”地震的力学差异,认为前者主要缘于流体渗透导致的裂隙或断层面强度的“主动”降低,后者则主要与库水加卸载所导致的裂隙或断层面上应力增强有关。进一步推论认为,流体对小地震“诱发”、“触发”皆可能发生,但中强地震缘于流体“诱发”的可能性非常小,对水库区发生的中强地震,流体仅可能对处于临界状态的断层系统起到“触发”作用。 相似文献
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本文收集了广西龙滩水库地震监测台网2006年9月至2016年12月精定位后的3 382次ML≥0地震的数字波形资料,采用二维衰减成像技术获得了龙滩水库库区的QS二维分布图像。结果显示:龙滩水库库区QS的横向不均匀变化明显,QS低值区围绕着库区近似呈环形分布;在QS低值分布区附近,大多为河流与断裂带的交汇处;QS低值分布主要对应于透水性较强的岩性地区。以上现象表明QS低值分布受水、断裂、岩性等3种因素的影响,由此初步推断库水可能沿着断裂上的岩石破碎带及节理、裂隙发育地区和具有较强透水性岩层区域向下渗透,使得岩石孔隙中充满流体,内摩擦增大,地震波剧烈衰减,从而使QS值大幅下降。结果还表明:大多数地震发生在QS高、低值过渡区域,这种“软”、“硬”介质的交界处,容易积累应变能,孕育地震。这是由于当QS高、低值过渡区域受到水的加载作用及其对裂隙边界的润滑作用,发震断层的抗剪强度降低,使滑动容易产生,从而诱发地震。 相似文献
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东江水库诱发地震的地震地质背景研究 总被引：7，自引：0，他引：7
从区域地质、断裂活动性、构造岩溶等研究入手，应用多种断层活动年龄测定分析、岩组分析、显微构造和小构造分析、构造岩溶和应力场综合分析，提出，东江水库诱发地震与库区主要断裂带的活动性无直接联系，而是受岩溶地层分布和多种构造复合引起的复杂薄弱带的制约。当水库蓄水，水位上升，导致渗水，孔隙压力增大，致使薄弱带内部由于小规模破裂或薄弱面的重新滑动而进行的应力调整引起诱发地震。随着水库蓄水的稳定，内部应力逐渐调整趋于平衡，水库诱发地震活动性将逐渐趋于平静 相似文献
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水诱发地震应力场初步探讨 总被引：1，自引：0，他引：1
本文对国内外21个水诱发地震事例的震级—断层破裂长度关系进行回归分析,然后利用断裂力学方法,研究理论震级—断层破裂长度的关系,发现在水库地震的情形里,区域剪应力场的强度水平可以大大小于构造地震的区域剪应力场的强度水平,同时,发现在因库水位下降而触发水库地震的情形里,库水水位的减小量可以小于库水位上升触发地震情形里库水水位的增加量.最后,对注水地震的注水压力进行了讨论。 相似文献