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4章 活断层与地震2012(2)

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断层 地震 2012
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第 4章 震地震 :在地壳表层 ,因弹性波传播所引起的振动作用或现象。按成因分类构造地震火山地震陷落地震诱发地震震源深度浅源地震: 0300 占 4%,最深达 720级大小大地震 : M >=7级 强烈破坏地震中地震: 7>M>=5 破坏性地震小地震: 5>M>=3, 23>M>=1超地震: M=7级的地震 12 次 。我国地震分布以西南 、 西北 、 华北 、 东南沿海和台湾省区破坏性地震最多 。 其中台湾尤甚 , 大震多 , 频度高;新疆和西藏次之 。若以地震烈度 6 度为轻微以上破坏性标准 , 我国约 575万 平方公里属于轻微以上破坏区 , 其中 ,宁夏 、 兰州 、 海口 、 北京 、 太原 、 大同 、 西安 、 昆明 、天津 、 呼市 、 汕头位于 8 度区 。世界范围内的主要地震带1) 环太平洋地震带世界上最大的地震带,在狭窄条带内震中密度也最大,全世界约 80%的浅源地震、 90%的中源地震和几乎全部深源地震集中于此带,释放的能量约为全世界地震释放能量的 80%。2) 地中海 中分布较前者为分散。以浅源地震为主,中源地震在帕米尔、喜马达雅地区有所分布,深源地震主要分布于印尼岛弧。3)大洋海岭地震带主要呈线状分布于各大洋的接近中部 ,远离大陆,海底扩张和板块构造的发展才使人们注意到这一地震带。震源深度小于 30 震级除少数例外均不超 5级。一次 6级地震可释放 6× 1020尔格的能量 , 大致相当于30~ 40万吨 7级地震可释放 2× 1022尔格的能量 , 8级地震可释放 6 × 1026尔格的能量 。 可见地震释放能量之大 。 而且绝大部分能量的集中释放 , 于数秒种内完成 。因此 , 地震灾害的猝发性和惨重性往往给人类生命以极大威胁 , 造成经济财产巨大损失 。地震名称 地震时间 震级 损失日本福岛地震 2011年 3月 11日 14时 46分 震海啸已 造成 14300人死亡、 11999人失踪汶川地震 2008年 5月 12日 14时 9197人遇难, 374176人受伤,失踪 18222人巴基斯坦地震 2005年 10月 08日当地时间 8时 50分 9,000名巴基斯坦人被证实在地震中遇难, 另有 65,038人受伤印尼苏门答腊地震2004年 12月 26日 08时 58分 啸遇难失踪人数为 232010人土耳其地震 1999年 8月 17日凌晨 3时01分 995年 1月 17日日本时间清晨 5点 46分 成人员死亡 5466人, 3万多人受伤墨西哥地震 1985年 9月 19日 成 1万多人死亡,伤 4万多人唐山地震 1976年 7月 28日 成 960年 5月 22日下午 3时11分 发了巨大的海啸,导致数万人死亡和失踪日本关东地震 1923年 9月 1日 20万人受伤, 60万座建筑物被毁美国旧金山地震 1906年 4月 18日凌晨 5点20分 亡 60000余人历史地震回顾汶川映秀镇(南投集集镇 )地震引起大坝破坏 (台中石岗 )地震引起大坝破坏 (台中石岗 )地震引起埠丰桥断裂,河床抬高 8m,形成叠水 (石岗 )日本 月 11日,日本气象厅表示, 日本 于当地时间 11日14时 46分发生里氏 震中 位于宫城县以东 太平洋 海域, 震源 深度 20公里。 东京 有强烈震感。美国地质勘探局将日本当天发生的地震震级从里氏 北京 小部分区域有震感,对 中国 大陆不会有明显影响。不过,此次地震可能引发的 海啸 将影响太平洋大部分地区。北京时间 3月 13日, 日本气象厅 再次将震级修改为 这次强震使日本本州岛向东移动大约 轴移动 25厘米,由于这次地震缘于板块间垂直运动而非水平运动,因此触发海啸,对日本一些海岸造成严重破坏,给整个太平洋沿岸带来威胁。 地震产生的海啸最大高度可达到 20多米。截止到 4月 5日已经造成 12468人遇难,仍有 15091人下落不明。日本神户大地震1995年 1月发生于神户大地震造成 地震地质及地震波基础接近地球表面的岩层中弹性波传播所引起的震动称为地震。按其成因可分为 构造地震、火山地震和陷落地震 。人类工程活动如采矿、水库蓄水、深井注水、地下接爆炸也可 诱发地震 。 构造地震是现代地壳运动所产生的一种突发事件,是地球上分布最广、数量最多、危害最为严重的地震,世界上 90%以上的地震和所有的强烈地震均属构造地震。 地球的构造运动可使地壳中积聚构造应力,当构造应力增大并超过介质(岩土体)强度时,往往表现为活断层的突然错动,释放出应变能,并以弹性波的形式在地壳表层传播而发生地震。 地震灾害的后果往往比较严重,一次强烈地震顷刻之间可在较大地域内造成重大人身伤亡和经济损失。 震源: 地球深处因岩石破裂引起地壳振动的发源地。 震中 :震源在地面的投影。 震源深度 :震中至震源的距离。 按震源深度将地震分为: 浅源地震 ( 0 中源地震 ( 70 深源地震 ( 300 我国地处两大地震带,是地震多发国家。世界范围的地震带主要为:一、 环太平洋带 集中了全世界的绝大部分地震二、 地中海 — 喜马拉雅地震带 以浅源地震为主三、 大洋海岭地震带 以浅源地震为主,震级也不大上述三大地震带均处于板块构造的边缘。震发生的地质条件和分类发震地质条件( 1)介质条件 坚硬岩石( 2)结构条件活断层的一些特定部位:端点、拐点、交汇点等。( 3)构造应力条件现代构造运动强烈的部位,应力集中构造应力场包括 1、 3的大小方向,构造应力方向与断层的关系。各地震带与全球各板块的交接部位完全一致,说明板块交接部位近期构造运动是最活跃的。美国加州圣安德列斯大断裂汶川地震断层(4) 地震分类介质断裂特征和构造应力状态的不同,可将地震分为四类 : (1)单一主震型 即均匀介质且无应力高度集中。主震前、后均无断裂存在和发生,故无前震和余震,即使有亦很小。(2)主震 均匀介质内主震前未发生断裂,地壳外力逐渐施加,当应力集中到一定程度后突发主震;主震后仍有应力集中,余震系列较多。 1976年唐山 3)前震 余震型 即不均匀介质内,在主震前发生小破裂即前震,主震后有应力降;由于应力调整,有较多余震出现。大多数地震属此类型。(4)群震型 即在介质极不均匀而局部应力集中非常显著的情下,一系列强度不大的中小地震连续出现,没有主震。震波 地震波 : 地震时从震源释放的能量以弹性波形式向四周传 播,从而引起震动。这种弹性波称为地震波。 地震波分两种类型 : 体波和面波 。 体波 :能量可以在整个介质内传播的波。分为纵波和横波。 (1)纵波 : 波动时物质粒子的震动方向与波的传播方向一致 。这种波是通过介质的体积变化而实现传播,故又称压缩波或疏密波。 在固、液、气体中均可传播,是速度最快的一种地震波,最先到达地面,故又称 P( 。 纵波的振幅小,周期短,传播速度快。结果是引起地面的上下颠簸跳动。(2)横波 : 波动时质点的振动方向与波的传播方向垂直 。波的传播时通过介质的形态变化而实现的。介质表现为一系列交替的横向运动,所以又称 剪切波 。横波只能在固体中传播,是第二个到达地面的波,故又称。横波的振幅大,周期长,传播速度较小。结果是引起地面水平晃动。面波 : 是体波到达地表面时激发的 次生波 ,限于地面运动,向地面以下迅速消失。面波有两种,一种是 瑞利波 ,在地面滚动前进, 质点在平行于波传播方向的垂直平面内作椭圆运动,长轴垂直地面 ;另一种是 勒夫波 ,在地面作蛇形运动,质点在水平面内垂直于波传播方向作水平振动。面波的振幅大,周期长,速度慢,对地面建筑物破坏性最大 。瑞利波 勒夫波(1 )(1 ) (1 2 )  2 (1 ) 一般情况下 , 一般地震表面秒 , 对建筑界面 , 然后是 最后 V 43 根据弹性理论,纵波和横波的传播速度可分别按下列两式计算:式中, E、 ρ 、 μ 分别为介质的弹性模量、源机制和震源参数1)震源机制: 指震源区在地震发生时的力学过程 。利用地震波纵波的初动方向的分布状况来推断震源机制,常把震源区划分为压缩区和膨胀区相间的四象限区 。++--++--1313单力偶 双力偶单力偶机制模式: 有力偶作用的震源断层。当它突然错动时。断盘的两盘,在错动前进方向上的介质受到推挤,而产生压缩波。以 “ +”表示;而在相反方向上的介质受到的拉伸,既产生膨胀波,以 “ -”表示 。压缩波与膨胀波的分界面叫 节面 ,节面与地面或震源球面的交线叫 节线 。双力偶震源模式: 该模式更能反映出 两节线上均有力偶作用,但错动方向相反。一为 左旋 ,另为右旋 。由于它的合成的最大、最小主应力( σ1 和 σ3 )分别为压应力和拉伸力 。作用方向与两节线夹角平分线一致。虽然,这两条节线也就是一对共轭剪切面。其中之一为震源面。如 σ 1, σ 3水平, σ 2铅直方向。此时震源断层为平推断层 ;如 σ 2, σ 3水平, σ 1铅直方向。此时震源断层为正断层 ;如 σ 1, σ 2 水平, σ 3铅直方向。此时震源断层为逆断层。将 平移断层 正断层 逆断层1948年日本福井地震的 源参数 : 反映震源断层的一些特征量或物理量包括:断层走向、倾向、倾角、断层错动方向、震源断层长度、宽度、断层错距、震源应力方向等。求解 :( 1)震源机制解( 2)等震线的几何特征( 3)据震级等计算断层长度、错距( 4)根据震前后大地变形推求断层位量、方向、错距、类型等等震线图来求解震源断层面的走向1970年 1月 5日通海地震的等震线图等震线图上最内一根等震线的长轴方向就是震源断层面的走向等震线图来求解震源断层面的倾向当震区两侧的等震线基本对称时,则断层面近乎直立。而等震线不对称时,断层面则向波及得宽的那个方向倾斜;不对称性愈显著,说明断层面愈缓。地 震 效 应取决于三方面:场地工程地质条件;震级、震中距;建筑物类型及结构。地震效应 —— 地震作用影响所及的范围内,地表出现的各种震害和破坏。振动破坏效应 —— 引起建筑物破坏地面破坏效应 —— 地面破裂及地基液化、沉陷等斜坡破坏效应 —— 动破坏效应地震 地面运动 建筑物振动 建筑物破坏(强度、刚度、整体性不够产生破裂或倒塌)两种分析方法1)静力法2)动力分析法假设:1)建筑物是刚体,即建筑物的各部分作为一个整体(一个质点),具有相同的加速度。2)建筑物受力振动加速度和地面加速度是相同的3)将地震力视为由地面振动 地震力就是建筑自身的惯性力,固定不变。建筑物受到的地震力 P为:m a x m a x m a a W    =m a 中当 相应地为垂直地震系数 k’c; 虑地震对建筑物的作用与场地工程地质条件、建筑物结构特点、地震历时等因素。地面与建筑为一个动态系统。三种方法:模型模拟、计算机模拟分析、简化反应谱计算机模拟分析 —— 输入强震波谱模拟地震作用,了解振动过程,求振动阻力和动位移。将建筑控制在弹性变形限度内。 卓越周期 :地震发生时,由震源发出的地震波传至地表岩土体,迫使其振动,由于表层岩土体对不同周期的地震波有选择放大作用,某种岩土体总是以某种周期的波选择放大得尤为明显而突出,使地震记录图上的这种波记录得多而好。这种周期即为该岩土体的特征周期,也叫做卓越周期。 自振周期 T: 结构按某一振型完成一次自由振动所需的时间,是结构本身的动力特性,与结构的高度 H、宽度 计反应谱1.建筑抗震设计规范设计反应谱的确定方法按以下步骤进行:(1) 场地分类场地主要以场地覆盖层厚度和土层等效剪切波速分为 I, Ⅱ ,Ⅲ , Ⅳ 四类(2) 确定设防烈度和设计地震分组设计地震分组是在 《 中国地震动反应谱特征周期区划图 础上略做的调整。一般情况下,设防烈度、设计地震分组可按 2001规范附录 筑的场地类别 ,应根据土层等效剪切波速和场地覆盖层厚度按下表划分为四类。当有可靠的剪切波速和覆盖层厚度且其值处于表中所列场地类别的分界线附近时,应允许按插值方法确定地震作用计算所用的设计特征周期。土的类型 岩土名称和性状土层剪切波速范围(m/s)坚硬土或岩石 稳定岩石,密实的碎石土 υ s>500中硬土中密、稍密的碎石土,密实、中密的砾、粗、中砂, 00硬黄土500≥υ s>250中软土稍密的砾、粗、中砂,除松散外的细、粉砂, 00粘性土和粉土,30 s>140软弱土淤泥和淤泥质土,松散的砂,新近沉积的粘性土和粉土, 130填土,流塑黄υ s≤140土的类型划分和剪切波速范围式中 — 土层等效剪切波速 (m/s);计算深度 (m),取覆盖层厚度和 20t— 剪切波在地面至计算深度之间的传播时间;计算深度范围内第 m);— 计算深度范围内第 m/s);n— 计算深度范围内土层的分层数。 ni se筑场地覆盖层厚度的确定应符合下列要求:1 一般情况下,应按地面至剪切波速大于 500m/ 当地面 5其下卧岩土的剪切波速均不小于 400m/可按地面至该土层顶面的距离确定。3 剪切波速大于 500m/镜体,应视同周围土层。4 土层中的火山岩硬夹层应视为刚体其厚度,应从覆盖土层中扣除 。(3) 确定设计反应谱或地震影响系数建筑结构的地震影响系数应根据 地震烈度、场地类别、设计地震分组和结构自振周期以及阻尼比确定 。地震影响 6度 7度 8度 9度多遇地震 — 号中数值分别用于设计基本地震加速度为 地区。计算 8~ 9度罕遇地震作用时,特征周期应增加 有专门规定外,建筑结构的阻尼比应取 1)直线上升段,周期小于 )水平段,自 取最大值 。3)曲线下降段,自特征周期至 5倍特征周期区段,衰减指数应取 )直线下降段,自 5倍特征周期至 6降斜率调整系数应取 建筑结构的阻尼比按有关规定不等于 震影响系数曲线的阻尼调整系数和形状参数应符合下列规定:8/) 1)曲线下降段的衰减指数应按下式确定:式中 -曲线下降段的衰减指数2)直线下降段的下降斜率调整系数应按下式确定:式中 -直线下降段的下降斜率调整系数小于 0时取 0。13)阻尼调整系数应按下式确定 :式中 -阻尼调整系数当小于 取 面破坏效应地面破裂效应地基基底效应地震断层地面裂缝沉降砂土液化地基滑移1)地面破裂效应指地震时断层错断及地面裂缝引起的破坏。强烈地震均会出现。断层长度及宽度可按估计的震级用经验公式计算。延伸数十至数百公里不等。位置一般按已有的主干断层线或分支断裂线出现。走向断裂 — 地表断裂方向与之相吻合。逆 断 裂 — 地表断裂与原断层有一定偏移。正 断 裂 — 介于走、逆之间。 地裂缝 — 指因强烈地震而在高烈度区地面上出现的非连续性变形现象。 地裂缝分为构造性和非构造性两种类型。 构造性地裂缝分布受地震地层控制。 非构造性地裂缝(重力性地裂)分布常与微地貌吻合。走滑型 逆断型 正断型要产生于上盘。产生的可能性:与断层 活动方式、震源深、 M 、 覆盖层厚等有关。( 1)断裂活动就可能产生地表断裂。( 2)与上部土层厚有关。临界厚度— 土层剪损应变临界值,硬土 5%,软土 10%。— 下部断裂错动垂直位移( m), 一般 40%时,极易液化; 粘粒含量 >,极难液化。极易液化土的特征是:平均粒度 粒含量80%时,不易液化。★ 成因及年代多为冲积成因的粉细砂土,如滨海平原、河口三角洲等。沉积年代较新:结构松散、含水量丰富、地下水位浅( 2)饱和砂土的埋藏分布条件埋藏条件包括:砂层厚度、上覆非液化土层厚度(即埋藏深度)、地下水埋深。★ 砂层上覆非液化土层愈厚,液化可能性愈小。一般埋深大于 10 地下水位埋深愈大,愈不易液化。实际上,地下水埋深 3化现象很少,一般把液化最大地下水埋深定为 5m。★ 砂层越厚越易液化。( 3)地震活动的强度及历时地震力(剪应力) 是砂土液化的动力地震愈强,历时愈长,则愈易引起砂土液化,而且波及范围愈广。Ⅵ 度以下地区很少有液化现象; Ⅶ 度区只能使疏松的粉、细砂层液化;而 Ⅸ 度以上地区才能使粗粒及粘粒含量较高的土液化。强度很高的地区即震中区附近,因地振动以垂直为主,也不易产生液化。3)砂土液化的判别根据 地质条件,可初步判定该区土层是否存在液化的可能。若有可能,需进一步的工作 ,作出准确判别。( 1)初步判别饱和砂土或粉土,当符合下列条件之一, 可判为不液化土或不考虑液化作用 。① 3以前的土②粉土的粘粒含量不小于表列数据③上覆非液化土层厚度和地下水埋深符合下列条件之一 :du>do+ 液化土特征深度dw>do+ du+ 地下水埋深( m), 年最高水位上覆非液化土层厚( m)基础砌置深度( m)液化土特征深度( m)粉土的粘粒含量 ℅7度 8度 9度10 13 16烈 度7 8 9粘土 6 7 8砂土 7 8 9( 2)进一步判别现场标准贯入试验,地面以下 20化指数与液化等级:砂土液化的防护措施全部消除地基液化沉陷的措施,应符合下列要求:(1)采用桩基时,桩端伸入液化深度以下稳定土层中的长度 (不包括桩尖部分 ),应按计算确定,且对碎石土,砾、粗、中砂,坚硬粘性土和密实粉土尚不应小于 其他非岩石土尚不宜小于 2) 采用深基础时,基础底面应埋入液化深度以下的稳定土层中,其深度不应小 3) 采用加密法 (如振冲、振动加密、挤密碎石桩强夯等 )加固时,应处理至液化深度下界;振冲或挤密碎石桩加固后,桩间土的标准贯入锤击数不宜小于本节第 (4) 用非液化土替换全部液化土层。(5) 采用加密法或换土法处理时,在基础边缘以外的处理宽度,应超过基础底面下处理深度的 1/2且不小于基础宽度的 1/5。部分消除地基液化沉陷的措施,应符合下列要求:(1)处理深度应使处理后的地基液化指数减少,当判别深度为 15值不宜大于 4,当判别深度为 20值不宜大于 5;对独立基础和条形基础,尚不应小于基础底面下液化土特征深度和基础宽度的较大值。(2)采用振冲或挤密碎石桩加固后,桩间土的标准贯入锤击数不宜小于按本节第 轻液化影响的基础和上部结构处理,可综合采用下列措施:(1)选择合适的基础埋置深度。(2)调整基础底面积,减少基础偏心。(3)加强基础的整体性和刚度,如采用箱基、筏基或钢筋混凝土交叉条形基础,加设基础圈梁等。(4)减轻荷载,增强上部结构的整体刚度和均匀对称性,合理设置沉降缝,避免采用对不均匀沉降敏感的结构形式等。(5)管道穿过建筑处应预留足够尺寸或采用柔性接头等。成岩土体破坏极为复杂。主要破坏形式:剥落、地裂缝、崩塌、滑坡、岩体松动等。地工程地质条件对震害的影响目前为止,将地震烈度和地震力作用运用于工程设计中时,都没有很好考虑一个场地实际地质条件的影响。实际上,例如场地条件的差别,可能使同一基本烈度区不同场地的实际烈度相差 2决途径:① 按场地条件进行动力分析;② 场地烈度小区主要影响因素:岩土类型、地形地貌、断裂、地下水。1)岩土类型及性质( 1)强度及刚度震害程度 :岩 性:时 代 :以基岩为准,高 1基岩 — 密实砾石 — 粘土 — 饱水砂 — 淤泥、填土老 新原因 : ① 介质对波的吸收放大作用,软土对低频率周期波选择放大作用较大, A↑ , T↑ , 持续时间 ↑ , 对长周期建筑(如高层建筑)破坏大。② 地基震动破坏效应不同。基岩强度高,震动下一般不致破坏,土体相反。( 2)松软土层厚度土层厚度越大,震害越大,但对于不同建筑影响程度不同,原因:地震波多次反射,长周期波叠加。( 3)土层结构软硬层结构不同,震害有着明显的差别(软层一般剪切波速 100m/相对而言,当某层 0%时,也视为软层)硬软不利硬软有利硬软硬最有利原因:软层的隔震作用,软层埋深 25尼增大,吸收许多短周期波成分,减弱了地面反应。土层对建筑物的破坏作用,是因为它对长周期波放大(软土自身周期较长),某一类土层往往对某一类周期的波放大明显。实质是这种土层有自身的固有周期,它与同周期的地震波产生共振作用,因而提出 “ 卓越周期(特征周期) ”概念 。 特征周期由场地类别、设计地震分组查建筑抗震规范获得。 设计上,尽可能不要把与土样卓越周期相同周期的建筑建于该土层处。2)断裂影响发震断裂两侧的相对错动,造成震害比其它地段强,跨越其上的建筑物将不可抵御,靠提高烈度也无济于事,尽量避开。3)地形条件局部地形对震害影响显著。一般,孤立突出地形、台地边缘、地形较高处(高差 30之平地的地震烈度高 因:弧类处产生驻波作用,地形越高这种作用越明显。4)地下水影响地下水位埋深越浅,震害越大, 1软土层及砂层土层影响最大。一般饱和砂砾石土比不饱水的烈度偏高 区抗震原则及措施( 一)下水埋深浅的地区(二)抗震措施(持力层和基础方案的选择)供抗震性能。水库诱发地震 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。 一般说来诱发地震的震级比较小,震源深度比较浅,对经济建设和社会生活的影响范围也比较小。但是水库诱发地震则曾经多次造成破坏性后果,更有甚者,水库诱发地震还经常威胁着水库大坝的安全,甚至可能酿成远比地震直接破坏更为严重的次生地质灾害,因此对水库诱发地震发生的可能性应予以高度重视。 水库诱发地震活动发现于本世纪 30年代。最早发现于希腊的马拉松水库.伴随该水库蓄水、 1931年库区就产生了频繁的地震活动。此后,发现有相当一部分水库蓄水过程中伴随有水库诱发地震现象。 60年代以来出现了一些新的情况: 一方面是几个大水库相继产生了 6级以上的强烈地震,造成大坝、附近建筑物的破坏和人员的死伤; 另一方面是发现了深井注水 (美国 )可以诱发地震,为水库诱发地震的形成机制提供了有价值的资料。于是这方面的研究重新活跃起来。水库诱发地震活动性变化的几种典型情况自 1975年第一届国际诱发地震会议以来,经过研究的与水库蓄水有关的地震活动性变化的事例迅速增多。其中有的是活动性 (频度、强度 )增加,这类事例公认的约有百余例;活动性减弱的事例也有 4例,绝大多数水库蓄水后地震活动性没有变化。下面分别介绍各种典型情况,而以水库活动性增强为着重点。1) 蓄水后地震活动性增强(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 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。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 367 604开始蓄水及满库时间 1935; 止时间)6000次( 1936- 1945)10000次( 1936- 1971)M≥前震 740次,余震 2580次( 1966- 1968)M≥ 1397次(震震级(时间) 大地震震级(时间) 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中沿断层分布充水开始后六个月水深仅1201967-1972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 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表 6- 1 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, 15 972( 105m); 1976( 205m); 1981( 305m)1963年地震频率明显增高 州台记录到来自库区方向的 2- 4级地震三次;( 2 ) 1971较集中的出现于水库西南 10- 25000次( 1963- 1971)M ≥ 450次( 1963- 1970)M ≥ 35次( 1969- 1974) 297035次( 中 12862次 33761次( s ≥ 13643次 约 110次 53 次( 800次 ( 1971- 1979)M< 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 3- 6个月。震中集中分布于以坝为中心的 25以 10 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 2- 4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70° 震震中的两带交汇处,距大坝 0米后( 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 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 10505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1- 4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图 6- 3 水库诱发地震的两类震源机制正 断 层 走向错动断层奥洛维尔胡 1塞克斯(1967)(下半球投影)1塞克斯(1970)(下半球投影)1麦肯齐(1972)(下半球投影)8沉崇刚等人(1974)(上半球投影)半球投影)小震综合求解罗杰斯等人(1974) (2) 科因纳 — 新丰江型 A.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 (5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 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,凝灰岩中夹有红色粘土,渗透性不良。水库诱发地震的基本特征 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。 1) 空间分布特征 (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 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,丹江口 )。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 )。图 1969- 1975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 (2)震
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本文标题:4章 活断层与地震2012(2)
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