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水库地震历史观(五)

已有 4383 次阅读 2009-11-18 22:03 |个人分类:坝工|系统分类:科研笔记| 机制, 水库地震

水库地震历史观(五)
                                                                              朱诗鳌
5.水库地震的机制问题
从对水库地震研究的初步结论可知,迄今人们对水库地震规律的认识还带有很大的不确定性,这主要是因为对深部地质构造的状况及应力状态的许多问题的了解还不很清楚,因而对水库地震的机制问题也不甚明确。最初,甚至有人根本不承认水库能诱发地震,而认为只是固有的构造地震与水库蓄水在时间上的巧合。但是,这种观点容易被那些同水库水位变化明显相关的、震级不大的水库地震现象所否定。现在的问题却在于,对于象柯依那这样高震级的水库地震,迄今仍有人持保留态度,认为其震源深度达10~35km, 库水不会影响到这样深的岩层; 此外, 该地区本来就处于沿阿拉伯海行走的地震带, 本来间隔100~200年就要发生一次M=7的地震。上次发震时间为1764年, 距柯依那这次地震时间1967年恰近200年, 因而是一次巧合。
关于水库地震机制的问题, 现在还不完全清楚。过去提出的观点归纳起来主要有:
“水库荷载”观点
“水库荷载” 观点1945年由美国的卡德尔(D.S.Carder) 提出。这种观点又分两种情况: 一是水库荷载本身直接引起岩体变形或库底下沉而导致水库地震; 一是水库荷载产生的应力增量, 触发已处于“临界状态” 的高应力释放, 沿断层发生地震。由于水库荷载在岩体内部所引起的应力增量是很少会超过1MPa (100m深的水库在库底地表产生的压力仅为1MPa), 而根据深井注水试验,在岩层深部要触发地震需要压力10MPa, 至于岩体本身的破坏强度则更高,100MPa。因此, 仅因水库荷载引起的应力增量而导致水库地震的可能性不大。但应力增量触发处于“临界状态”的断层产生水库地震则是完全可能的, 因而这一观点被多数人认可。
“渗透水作用”观点
这种观点除认为渗入岩体内的水可对断层起润滑作用外, 主要是渗透作用使断层面的孔隙水压力增加, 导致有效应力减小、抗剪强度降低。某一史例的计算表明, 水库深为100m时, 在深部岩体中, 孔隙水压力增量为1MPa, 而由水库荷载引起的应力增量仅0.43MPa。
“物理化学作用”观点
库水渗入到断层面, 由于水分子与岩石之间的物理化学作用,导致断层裂隙面出现疲劳、弱化以及应力腐蚀(即渗水加速裂隙的发展)等现象,从而降低了岩体的抗剪强度。这种现象易在硅酸盐岩层中发生。我国新丰江水库地震研究就曾考虑软弱结构面的泥化作用。
实际的水库地震的发生,可能是上述几种机制综合作用的结果,而其中“渗透水作用” 观点被大多数人认为是更切实际的一种解释。
 
                                                                                                                                      (参考文献见全文末)


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