06第六章 水库诱发地震活动的工程地质分析
三峡水库诱发地震可能性研究
水库诱发地震在长江三峡库区的研究综述[摘要] 中国长江三峡工程于2003 年6 月1 日正式下闸蓄水, 6 月7 日起突然在湖北省巴东县城北信陵镇沿江一线发生了2 000 多次密集的小震群, 引起了大家的严重关切, 在未来的几年内随着二期和三期工程的完工,水位将提高到156 m 和175 m , 是否会诱发更大更强的地震? 根据地震构造的观点分析了库区东段几条活动断裂的分布、交汇关系和孕震能力, 认为巴东和秭归可能为两个潜在震源区, 蓄水后有引发5.5级左右的地震可能,地震烈度可达Ⅶ°～Ⅷ°; 并可能诱发库区内众多滑坡体的复活, 导致严重的地质灾害。
[关键词] 长江三峡水库; 水库诱发地震; 地质灾害0 引言长江三峡水库蓄水后, 2003 年6 月10 日晚22时坝前水位达到一期预计高程135 m。
在水位上升过程中, 6 月7 日下午3 点36 分起突然发生了2 000多次的小地震。
此次地震群集活动与水库蓄水时间相吻合, 引起了人们的严重关注: 今后水位还要增高40 m , 是否会引起更大的地震?我将从一下几个方面来阐述：1 水库诱发地震的机理水库诱发地震是多种因素综合作用的结果。
它与水库的地质构造，活动性断裂区域构造应力场状态，岩体的渗透性与可溶性，岩体力学特性，地区的水文地质条件，地区的历史地震活动及现代地震活动状态，太阳黑子，月相，气象条件等因素有关。
综合上述复杂因素, 我们认为水库诱发地震的成因机制, 水库区的岩体渗透性与构造条件是内因, 水库蓄水是外因, 内因通过外因起作用而诱发地震。
对于任何一个水库若产生诱发地震, 必须具备上述的外因和内因的联合作用, 否则都不可能产生诱发地震。
内因通过外因作用的内涵是什么? 可从以下几方面加以论述。
1.1 水库荷载的直接或间接影晌由于水库的水重量加在断裂的岩层上, 改变了原有的相对平衡状态, 促使产生地震。
但计算表明, 这一荷载与岩层的重量相比, 很微小, 并不应该产生这样严重后果。
水库地震分析报告
水库地震分析报告摘要：本文通过对多个水库地震事件的分析研究，深入探讨了水库地震对水库结构的影响及其可能的灾害性后果。
基于该分析报告，我们得出了一些结论，并提出了相关的建议，以期为水库设计、建设和管理提供参考。
1. 引言水库作为水资源调节、增殖和供应的重要设施，对社会经济的发展具有重要意义。
然而，水库地震事件是水库安全面临的重要挑战之一。
本报告旨在对水库地震问题进行深入分析，以期为水库工程的设计和管理提供科学的依据，并最大程度地减少地震带来的破坏。
2. 水库地震事件的分析我们收集和分析了多个水库地震事件的相关数据，包括地震烈度、震源参数、地震动力学特性以及水库的运行状况等。
通过分析这些数据，我们得出以下结论：（1）地震烈度与水库破坏程度呈正相关关系。
地震烈度越大，水库的破坏程度越严重。
（2）水库所处的地质条件对其抗震性能有显著影响。
水库建设选址时，应充分考虑所处地质条件，避开活动断裂带，选择地震反应较小的区域。
（3）水库自身的结构和建设质量对其抗震性能也有重要影响。
水库工程应严格按照国家相关标准进行设计和施工，加强对细节部位的监测和检验。
3. 水库地震灾害性后果的评估基于对水库地震事件的分析，我们对水库地震可能引发的灾害性后果进行了评估。
主要包括以下几个方面：（1）水库溃坝可能导致洪水灾害，对下游地区的人员生命安全和财产造成重大损失。
（2）水库的断裂或破损可能导致大量水库水流失，对供水和灌溉系统带来严重影响。
（3）水库岸坡滑坡或崩塌可能导致附近居民和建筑物的破坏，引发次生灾害。
4. 建议和对策基于以上分析和评估，我们提出以下建议和对策：（1）坚持科学规划和设计，选择合适的水库建设地点，并建立防震设施。
（2）加强水库结构的监测和检验工作，及时发现和修复潜在的结构安全隐患。
（3）提高水库管理人员的抗震意识和应急处置能力，制定完善的应急预案和演练。
（4）加强与水库周边社区和相关部门的沟通合作，共同应对潜在的水库地震风险。
山西省坪上水库工程水库诱发地震的分析
右 的准周期 性 ， 同一个 活跃期 内， 地震 活动存在着几 十年尺度 的活跃和 平静交替的特点。自 ｌ ｌ ８ ２年以来为第 三地震 活跃期 ， 该期 又戈 分 了 ８个 Ⅱ
活跃幕 ， 与前一个活跃期相比， 估计今后还可能有 １ ２个活动幕 ， 个～ 预计 ２２ ｌＯ年后进入百年尺度 的平 静期 。
区域 内地下水主要接受大气降水及河水 的补 给， 地下水 由北东 向两 南方向排泄。区内滹 沱河水 系为最低 的相对侵蚀基 准面 ， 受地 质构造 及
隔水岩 系的控 制， 地下水 以泉群 的形式 出露 ， 主要有水泉湾 、 家庄泉 、 段 Байду номын сангаас 李家庄泉、 坪上泉、 水头沟泉和 白玉 沟泉等 。
域的地震烈度 ， 山西省坪上水库发生水库诱发地震的烈度应小于 Ｖ 度 。 Ｉ
２２ 区域稳定性影响 ． Ｔ程区位于五台山块隆带 ， 西部为滹沱河新断陷 ， 相距 仅 ３ ｍ。新 ０ｋ 生代 以来 ， 区域 地壳 大面积拱起 ， 隆抬升 ， 断陷下降 ， 该 块 新 形成 断陷盆 地， 盆地 与隆起带 老断裂复活呈 “ ” ｓ 型展 布 ， 盆地 内部地 质构造 复杂 ， 周 边多为正断层与基岩 山区相接 。地壳 以差异升降运动为主 ， 山区持续 明 显上升 ， 盆地相对下降 ， 现今 处于相 对稳 定时期。断陷盆地处于 云巾山、 五 台山和系舟 山之间 ， 呈北东 向展布 ， 由云巾山、 五台山和系舟 山山前断
认为在区域地震影响下 ， 坪上水库有 可能发生水库诱发地震 ， 但地震烈度 小于 ｖ 度。 Ｉ
关 键 词 ： 库 诱 发 地震 ； 质 构 造 ： 层 岩 性 水 地 地 中 图 分 类号 ： Ｖ ９ ．４ Ｔ ６ ７２ ＋ 文献 标 识 码 ： Ａ
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%。
诱发地震
10.1 基本概念与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(液)或注水(液)、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。
诱发地震是指由于人类活动而导致的地震活动(Human Activity-induced Sesismicity)。
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外；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。
10.2 诱发地震的成因分类及特征人类活动诱发的地震具有多种成因机制，其强度和破坏性有所不同，有必要通过成因分类加以区别。
一、内动力地质因素诱发型1.断裂活化型在人类活动的影响下，停止活动或活动性微弱的断层又加强，形变和能量积累率加大，产生新的断裂活动而诱发地震，也有人称之为构造型诱发地震。
水库蓄水、深井注水和抽液活动所诱发的地震多属此种类型。
2.热能型这种类型主要出现于现代火山或高地热能地区，与地壳含热区或热异常区热应力较高有关。
这类诱发地震的储能体主要在地热能影响下变形，积累能量。
不良地质条件下的工程地质问题
6.1.2活断层的判别标志
活动断层会破坏建筑场地的稳定，诱发地震，要将它与一般断层 区分开来。
根据以下几方面的证据判断活断层： 1）活断层往往错断、拉裂或扭动全新世以来的最新地层。特别自人类
历史以来所形成的岩层，如黄土层、残积层、坡积层、河床砂砾石层、 河漫滩沉积层等被错断、拉裂或扭动见图6-2，更是活断层的确凿证 据。
其成因可划分为构造地震，火山地震、陷落地震和激发地震。 构造地震： 由于地质构造作用所产生的地震称为构造地震。构造
地震是地震的最主要类型，约占地震总数的90%。 火山地震： 由于火山喷发和火山下面岩浆活动而产生的地面振动
称为火山地震。 陷落地震： 由于洞穴崩塌，地层陷落等原因发生的地震，称为陷
落地震。 激发地震： 构造应力处于相对平衡的地区，由于外界力量的作用，
4、地震激发地质灾害的效应
强烈的地震作用能激发斜坡上岩土体松动、失稳，发生滑坡和崩 塌等不良地质现象。
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6.3 斜坡的变形及其防治
6.3.1 概述
• 斜坡(slope) 统指地表一切具有侧向临空面的地质体，包括天然斜坡 和人工边坡。
• 天然斜坡(简称斜坡）是指自然地质作用形成未经人工改造的斜坡。
断层诱发的地裂缝，具有方向性
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地震力震动产生的地裂缝
3、地震液化效应
干的松散粉细砂土受到震动时有变得更为紧密的趋势，但当粉细 砂土层饱和时，即孔隙全部为水充填时，振动使得饱和砂土中的孔隙 水压力骤然上升，而在地震作用的短暂时间内，骤然上升的孔隙水压 力来不及消散，使得砂土的有效压力减小。当有效压力完全消失时， 砂土层完全丧失抗剪强度和承载能力，变得象液体一样，即所谓的砂 土液化。
在岩体（岩质边坡）的变形和破坏中起主导作用的是岩体结构。 在对岩质边坡的变形、破坏及稳定性进行分析评价之前，首先需了解 岩体结构。
水库诱发地震的基本特点及工程防范措施
一
（） ４ 水库诱发地震活动的频度、 震级与水库蓄水 位具有正相关性 ， 型以前震一 主震—余震型和群 震
震型居多， 地震活动频率 ｂ 值一般大于 １０ 其 ｂ值 ．， 高于所在地 区的构造地震 ， 且最大余震与 主震 的震
级 比较接近 ， 两者之比近于 １两者之差小于 １见表 ， ， ３表 ４所 示 。 、
轮地震活动 ， 如我 国的乌江渡和乌溪 江水库。但也 有的水库诱发地震的主震是在某一特定的条件下发 生的， 而不是在最高水位 ， 当主震发生后 ， 水位再 次 达到或超过主震水位 时虽有地震发生 ， 但震级 不超 过主震 ， 如新丰江水库 １６ 年 ３ １ ９２ 月 ９日主震 前后 水位与地震呈正相关 系， 主震及其后 的两次 ５级余 震都发生在高水位 ，９５年以后水位与地震 已没有 １６
于震源浅， 因而水库地震发生时常伴有地声。 相对而
３ 水库诱发地震 的地质条件
水库诱 发地震 的地质条件须具备有 以下的特
征：
言， 构造型水库地震 比其他类型水库地震的震源更
深一些 ， 震级也较高 ， 且具有早期震源较浅而随后加 深 的特点， 如我国的新丰江水库 、 丹江 口水库及印度
序号水库名称位置54库容蓄水日期发震日期最大震级震中烈度最大地震日期震中岩性新丰江广东丹江口湖北大化广西乌江渡贵州水口福建柘林江西前进湖北湖南镇浙江黄石湖南岩滩广西隔河岩湖北东江湖南广东3东风贵州水库诱发地震的基本特点水库诱发地震仅发生在水库及其周围几千米范围内常出现在水库的峡谷或基岩裸露的库段云南水力发电678898男云南墨江人高级工程师主要从事水利水电工程地质工作
多个国家 ，２ １０余座 水库诱 发过地 震 ， 中发 生过 其 ６ ０ ６ ５级 的 ４例 约 占 ４ ５ ０～５ ９级 约 占 ．～ ． ％， ． ．
丹江口水利枢纽大坝加高工程水库诱发地震初步分析
四级 阶地 。
岔 、 寺 、 山断 裂 等 ｊ 上 周 。北 西 西 向 断裂 延 伸长 、 模 规
大 ， 多期 活动 特征 ， 具 早期 表现 为压 性 、 压扭 性 ， 晚期 多 呈 张 Ｉ 张 扭性 ， 直 水 平 位 移 比较 明显 ， 为倾 向滑 生、 垂 多
新 世 晚期 盆地普 遍 抬 升 ， 晚更 新 世 以来 盆 地 呈 现 由北
１ 水 库 区地 震 地 质
１ １ 可 溶岩 和非 可溶岩 ．
向南 的掀斜 运动 。第 四系地层 和盆 地 中北 北 东走 向的
隐伏褶 皱 和断裂 显示 出本 区挽 近期 应力 作 用方 式 以北
西西 向挤压 为 主 。
黄振伟 ，黄 海蛟 ，丁淑平 ，马力刚
（ 江 岩 土 Ｘ 程 总 公 司 地 质公 司 ， 长 － 湖北 武 汉 ４０１ ３０ ０）
摘
要 ： 丹 江 口水 库初 期 工 程 蓄 水 后 ，诱 发 地 震 震 源 浅 、 烈 度 高 ， 对 震 中 附 近 建 筑 物 和 枢 纽 副 坝 造 成 了 不
丹江 口水 库 由汉 （ ） （ ） 江 库 段 和丹 （ ） （ ） 江 库 段 组 成 ， 库 回水 至 湖 北 省 郧 西 县 孤 山 （ 汉 大磨 沟 ） 库 长 约 ， １１ｋ 丹库 回水 至河 南省 淅川 县磨 峪湾 附 近 ， 长约 ８ ｍ； Ｉ 库
９ ３ ｋｍ
陷 中强 沉 降 区 ， 与丹 库相 邻 ， 白垩 世 以来 最 大沉 积厚 晚 度 约 ５００ｍ， 更 新 世 以来 以河 湖 相 沉 积 为 主 ， ０ 早 中更