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水库诱发地震活动的工程地质分析1 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。
2 水库诱发地震活动性变化的几种典型情况2.1 蓄水后地震活动性增强⏹ 2.1.1 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2.9m之后为最强烈，此时水头增值仅为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。
2.1.2 科因纳—新丰江型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(0.5级，地震序列中大于5.0级的达15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 a 附近没有明显地层活动的印度地盾德干高原之上。
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，凝灰岩中央有红色粘土，渗透性不良(图6—7)。
2.2 蓄水后地震活动性减弱3 水库诱发地震的共同特点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。
汶川地震与水库诱发地震——《专业文献阅读》读书报告10712811 马宏达汶川特大地震已经过去了近一年半，但是围绕这次地震所展开的科学研究和学术争论却仍在继续。
其中一个焦点问题就是，汶川地震是否和长江和岷江流域的水库有关，这次8.0级特大地震究竟是天灾还是人害？一. 水库诱发地震水库诱发地震，是指由于水库水位变化等原因，改变原有地震活动性，诱发库区及邻近地区出现地震的现象。
根据前人研究]9[，水库诱发地震的成因和主要特征如下：1. 水库诱发地震的成因(1) 水体重力作用修建水库蓄水后，特别是高坝水库，水的重力对地下应力场的影响不可忽视。
当水的重力导致应力场变得不稳定时，有可能会增强地震活动性，反之亦有可能使得应力场变得稳定，反而会减弱地震的活动性。
(2) 孔隙水作用当地下存在孔隙、断层、破碎带、溶洞等储水带时，可能将水的压力传递到数公里以下的深部岩体，从而影响地下的应力场诱发地震。
(3) 水体物理化学作用水库蓄水后，地表水和地下水的分布范围发生了较大的变化，自然状态下处于干燥或非饱和状态的地质体，变得湿润甚至饱和。
水对地质体产生软化、泥化、润滑、溶蚀、冻融等作用，恶化了地质体的稳定条件，导致变形破裂从而诱发水库地震。
在大多数时候，库水的各种作用是共同存在的，同一次水库诱发地震，往往是多种成因混合作用的结果。
2. 水库诱发地震的分类(1) 构造破裂型构造破裂型水库地震比例最大，所有的强震、绝大部分中强震均为该种类型。
其诱发的内因无疑是存在具有破坏趋势或临界破坏状态的较大构造带。
(2) 岩溶塌陷型常见于岩溶发育的青壮年期，特别是在碳酸岩盐分布广，具有明显岩溶管道，自然状态下己发生过大规模岩溶塌陷的地区。
而如果存在连通岩溶通道的断裂带，可能诱发构造破裂型水库地震。
(3) 其他类型如卸荷带破裂型，冻裂型，滑坡崩塌型等，相对前两者影响要小很多，一般不超过3级。
3. 水库诱发地震的时间-空间特征(1) 震中距离水库近，一般在库区5公里范围内。
浅析水库诱发地震近年来，随着地壳运动的持续进行，地震发生的次数也越来越频繁。
地震在海底或滨海地区容易引发海啸，在大陆地区则会引发滑坡、崩塌、地裂缝等次生灾害。
因此，国家和人民对地震的关注度也逐步提高，尤其是对于因水库蓄水而诱使库坝区、近岸范围发生的地震逐步开始重视并探讨；人们根据多次较大地震诱发的原因、地震的特征对水库诱发地震的原因和特征进行了分析，同时也针对水库诱发地震采取了相应的预防和预测措施。
本文主要是对水库地震诱发的原因、特征及预防措施进行了浅层的探索研究。
标签：水库诱发地震诱发原因特征预防措施1水库诱发地震的原因1.1地层岩性的影响根据我国水库诱发地震的数据统计分析，碳酸盐岩地区的发震几率最高，占47%左右，其次为火成岩地区，发震几率约占22%，最后为碎屑岩地区，其发震几率最小。
同时，区域岩体的强度往往决定了地震震级的大小，这说明岩石强度越高，当积聚了足够的能量后，应变积累接近于岩体破裂的临界值时，在有利于诱发水库地震的地质构造条件的地段，其导致岩体内累积的应变能也越快释放从而产生地震，这样地震的震级也就越大。
例如我国湖北省的邓家桥水库、湖南省的黄石水库，这些水库每当水库的蓄水位将库尾的岩石淹没时就要诱发不同程度的地震。
以上直接说明了地层岩性成为水库诱发地震的重要影响因素之一。
1.2构造活动的影响地质构造活动诱发的地震主要是岩体中的断裂在库水作用下发生错动引起的。
张性断裂或张扭性断裂更利于库水向深部渗透，易于诱发地震。
现代构造活动较强烈的地区，由于活动断裂常常随地应力的局部集中，有利于诱发较强的水库地震。
构造活动诱发的水库地震虽然发生概率较低，但其破坏性较强，多为中强震或强震。
根据统计资料显示，我国共有约49例地震位于断陷盆地和褶皱带上或者直接位于活动断层附近，而水库诱发地震的发生基本上均与附近的小构造活动存在密切关系，例如我国广东新丰江水库发生的6.1级水库地震。
1.3水库规模的影响根据统计数据显示，诱发地震的发生概率随着坝高、蓄水深度和库容的增大而明显增高。
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%。
灾害与防治工程2007年第2期(总第63期)水库诱发地震机理分析牛恩宽 王孔伟 艾志雄摘要:水库诱发地震经常威胁着水库大坝的安全,酿成远比地震的直接破坏更加严重的次生灾难,因此对地震水库诱发地震应予充分重视。
从水库地震能量积聚和诱发因素两个方面对水库地震的形成机理进行分析。
根据摩尔2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,分析了水库在不同断裂类型区域的诱震机制。
关键词:诱发地震; 渗透; 孔隙水压; 断裂构造The Analysis for the Mechanism of R eservoir Induced2E arthquakeNiu Enkuan Wang K ongwei Ai ZhixiongAbstract Reservoir induced eart hquake t hreatens t he safety of t he dam f requently,which p roduces secondary disaster far more serio us t han t he damage directly p roduced by ordinary eart hquake.Therefore,f ull attention should be paid to t he reservoir induced eart hquake. This paper t ries to analyze t he mechanism of reservoir eart hquake f rom cumulative energy and inducing factors.Based on Mohr2Coulumb rupt ure principle,t he mechanisms of in2 duced eart hquake in different part s of reservoir zone wit h different kinds of fault struct ures are analyzed,in which bot h t he changing of t he Mohr circle and t he changing of t he rupt ure line are co nsidered.K eyw ords induced eart hquake; permeate; pore water p ressure; fault st ruct ure水库诱发地震,一般指在库区特定的地质条件下,水库蓄水后伴随产生某种诱发作用,导致岩体内累积的应变能释放而产生地震的现象。
过去，世界各国建设水库大坝工程，都是尽量避免在地质条件复杂的地区建设，更不会建造在会发生强烈地震的断裂带上。
许多断裂带都是在地震发生之后才发现的。
过去的经验总结是：在弱震地区或地质构造稳定的地区，大型水库大坝会诱发地震，水库诱发地震强度可以超过历史上所记录的最大地震强度。
下面介绍世界上几个著名的水库诱发地震的案例：1.印度科依纳水库诱发地震印度科依纳（ＫＯＹＮＡ）水库位于印度孟买城以南二百三十公里的地方，库容量27.8亿立方米，水库面积116平方公里．科依纳水库于1954年开工建造，1963年完工。
科依纳水库大坝高103米，大坝体积130万立方米，大坝为粗石混凝土重力坝。
印度科依纳水库不但大坝底下的地基十分理想，而且水库所在地区的地质结构完整，从地质板块学的观点来看米，这座水库是建造在印度板块上，是印度-澳大利亚板块的一部份。
于几百年万前就已经形成。
人们认为这种地质结构是最稳定的，即所谓的无震区，而且在水库建造之前，也没有地震的记载。
大坝位于前寒武纪地质带上，地质条件非常优越．但是就在这里发生了至今为止记录在案的强度最大的地震。
1963年科依纳水库竣工并当即蓄水启用。
在这之后，附近地区就小震不断，在1964年和1965年之间，最高一周地震次数达四十多次。
水库在1965年蓄满水，之后地震次数增多，强度加大，到1967年，一周地震次数竟高达320次地震。
在1967年9月13日发生了一次震级 5.5级的地震，1967年12月11日在大坝附近发生了为震级6.5级的地震，震中烈度为VIII度。
这次地震的震源就在水库大坝附近离地面9-23公里的地方。
这次地震影响的范围很大，整个印度半岛的西半部份都能感觉到该次地震。
由于水库诱发地震而直接死亡人数约为177人，受伤人数超过1700人。
该地区大批房屋倒塌或是受到严重损坏，成千上万的人无家可归。
科依纳水库的大坝虽然没有因地震而倒塌，但受到严重损坏，水泥大坝两面出现了多处裂缝，有几处水都从裂缝处渗透出来。
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第六章 水库诱发地震的工程地质分析
4．水库诱发地震的诱发机制
4.1水库蓄水的基本效应
（1）水的物理化学效应
①软化、泥化--天然河谷下断裂一般含水，这种效应通常不起作用；
②石膏软化膨胀—诱因，但充塞导水裂隙而隔水；
③应力腐蚀--增加水份缩短破坏时间、固定压力加速裂隙扩展，蓄水后水压增大，水可进入裂隙→应力腐蚀；
（2）水库的荷载效应
在岩体中产生附加应力，恶化断裂的应力条件。
①影响深度与荷载作用面积有关—大型水库；
②荷载效应与岩体结构有关—陡倾软弱结构面；
（3）空隙水压力效应
τ=（σn -P W ）tg φ+C
只有在地壳岩体天然应力场中的最大、最小主应力差相当大的情况下，水库的荷载效应和空隙水压力效应才能起到有效的诱发作用。
4.2水库地震的诱震机制
设定：水库无限延伸，则：
①水体荷载在岩体中的垂直附加应力：⊿σV =γh
水平附加应力：⊿σh =(μ/1-μ)γh=0.43
γh
②水位升高所产生的空隙水压力：⊿P w =γh
(1)潜在正断型应力状态
①水库的荷载效应：
a.由于水库荷载σV 与垂向最大主应力迭加，则
σ1→σ1/=σ1+⊿σV =σ1+γh
b.侧压力效应使水平向最小主应力增值仅为
σ3→σ3/=σ3+⊿σh =σ3+（μ/1-μ）γh=σ3+0.43γh
莫尔圆增大并稍向右移，稳定条件有所恶化；
②空隙水压力效应：
σ1/→σ1//=σ1/-⊿P w
=σ1+γh-γh
=σ1
σ3/→σ3//=σ3/-⊿P w
=σ3+0.43γh-γh
=σ3-0.57γh
空隙水压力同时减小最大、最小主应力，莫尔圆左移接近强度包络线。
显然，荷载与空隙水压力效应最终导致震源岩体稳定状况强烈恶化。
(2)潜在走滑型应力状态
①水库的荷载效应：
σ1→σ1/=σ1+⊿σh =σ1+0.43γh
σ3→σ3/=σ3+⊿σh =σ3+0.43γh
莫尔圆大小不变地右移远离强度包络线，稳定性有所改善。
②空隙水压力效应：
σ1/→σ1//=σ1/-⊿P w
=σ1+0.43γh-γh
=σ1- 0.57γh
σ3/→σ3//=σ3/-⊿P w
=σ3+0.43γh-γh
=σ3-0.57γh
荷载效应使莫尔圆离开强度包络线的距离小于空隙水压力效应使之接近包络线的距离，最终稳定性状况明显恶化。
(3)潜在逆断型应力状态
①水库的荷载效应：
σ1→σ1/=σ1+0.43γh
σ3→σ3/=σ3+γh
荷载效应使莫尔圆缩小右移远离强度包络线，稳定性大为改善。
②空隙水压力效应：
σ1/→σ1//=σ1/-⊿P w
=σ1+0.43γh-γh
=σ1- 0.57γh
σ3/→σ3//=σ3/-⊿P w
=σ3+γh-γh
=σ3
莫尔圆因荷载效应使之离开包络线的距离大致等于空隙水压力效应使之接近包络线的距离，而且荷载效应使莫尔圆小于初始莫尔圆，所以最终稳定性状况有所改善。
注意：
荷载效应对潜在走滑型和潜在逆断型应力状态起到提高稳定性的作用；
空隙水压力效应对所有的应力状态都起到降低稳定性的作用。
4.3水库范围有限、水位变化时，荷载及空隙水压力效应的变化
（1）无限水库
库水位上升，荷载即刻增高，空隙水压力逐渐增高（滞后效应）；
（2）有限水库
水库荷载应力随远离加载中心而迅速减小，空隙水压力减小
速度明显低于荷载应力的减小。
注意：
①由于空隙水压力效应对所有的应力状态都起到降低稳定性的作用；
如果空隙水压力超过荷载应力，必然莫尔园接近包络线。
即有可能使处于潜在逆断型应力场中的水库也诱发地震活动。
②荷载--瞬时效应，孔隙水压力—滞后效应。
水位突变→两种应力改变；
水位急剧下降，对于潜在走滑型及逆断型水库极为不利（起到稳定作用的荷载效应消失，而起到降低稳定作用的空隙水压力仍在一段时间内保持较高值。
）。
4.5产生水库诱发地震的地质条件
（1）地壳岩体的应力-应变积累条件
地壳岩体的应力—应变性状与应变速率的关系（据伊藤等，
1976）
①岩体应变速率较高的天然地震区：
较强的天然地震活动区，地壳岩体内的应力主要是通过周期性的天然地震活动而释放，水库的效应就显得微不足道了。
水库产生的应力变化相对于天然应力的变化是非常小的；
水库的诱发作用较弱，一般只诱发低震级的地震活动。
②岩体应变速率较低的稳定地块：
地壳岩体的应变速率远低于岩体的临界应变速率，致使库区地壳岩体内不能积累起足够的地应力；
水库效应不足以改变地壳岩体的应力-应变状况，因而也就不会具备产生诱发地震的条件，产生水库诱发地震的可能性极低。
川西北构造活动区地质构造发育格架图
③岩体应变速率中等或较高的地区：
天然地震区的外围，特别是岩体储能条件较好、应力集中程度较高的地区。
地壳岩体具有稍低于临界应变速率的中等应变速率，从而使岩体内长期保持有较高的、但又稍低于岩体破裂强度的地应力水平。
地壳岩体的应力-应变积累接近临界状态；
有利于水库诱发地震（较强）的产生。
（2）地壳岩体天然应力状态类型：
①潜在正断型应力状态：
有利于水库诱发地震的发生，但此类地区较少；
②潜在走滑型应力状态：
多数水库诱发地震发生在此类地区；
③潜在逆断型应力状态：
发生水库诱发地震的可能性很小；
特殊条件、特殊部位—空隙水压力效应>荷载效应；
（3）区域地质条件
能够形成较高应力积累的地质条件--介质不均、应力分布不均。
①区域范围内构造新活动迹象明显、地热高异常：
明显的构造活动是水库地震的必要条件--活断层、温泉、Q火山活动……；
②库区有良好的应力集中条件：
岩体不均质；局部能量积累较高；
③近期能量释放不强烈：
岩体强度高，近期无应力释放—震级较高的水库地震；
岩体强度低或较破碎，不能积累高应变能—低震级活动；
（4）有利的水文地质条件
有利于库水向地下深处或外围地区渗流及传导水压的水文地质结构，是水库诱发地震产生的另一必要条件。
①原始水位低，水库水位抬升高；
②库盆岩体透水性好--有利于库水向地壳深部渗入；
③库盆岩体有一定的封闭条件—形成和保持较高的空水压力。
3.6水库诱发地震的预测评价
预测水库诱发地震的产生地点，主震强度及其发生时间是一个难度很大的问题。
对于这类问题，通常可以从以下几方面考虑：
(1)水库诱发地震是水库的某些作用(荷载及空隙水压力效应等)叠加于天然应力场之上，使原已积累起来的弹性应变能，较早地释放而引起地震的。
通过对已有震例的分析，可将产生强烈
水库诱发地震的条件概括为：
①区内有明显的新构造活动迹象，地热流高，但历史地震不强烈。
②地壳岩体的三向应力状态为潜在正断型或潜在走滑型。
③地壳岩体的岩性、结构比较强固，但有较好的透水导水性能。
(2)如果一个水库是修建在一个弱活动断层的局部压应力集中区（压缩区）或局部张应力集中区（拉张区）的部位，同时又具备库水向地下深处或外围地区渗流和传导水压的有利条件。
一般来说，水库蓄水后都会有水库诱发地震发生。
(3)作为预测的参考依据有：
①水库诱发地震的主震强度一般不会超过或不会较多地超过该水库所在的较大区域或地震带的历史地震水平；
黄河龙羊峡水电站区域地震-构造图
②国内外已有水库地震的最大强度为6.5级；
③处于弱活动断层压缩区或拉张区的水库，诱发地震的主震强度与坝高或库容存在如下基本关系：
a.处于局部压缩区部位的水库，如果它分布在活动性较
强的华北断块和青藏断块及其边缘区域内，其可能的主震震级为：
Ms/=2.38+0.0437H
b.对于分布在华南断块内的水库，其可能的主震震级为：
Ms/=2.38+0.0437H
c.处于局部拉张区部位的水库，其可能的震级为：
Ms/=2.4146e0.0041V
式中H、V分别为坝高和库容。
(4)水库地震主震发生时间的预测是一个更为困难的问题。
研究表明，可作为预测参考的经验有下列几点：
①构造型水库诱发地震大多为前震—主震—余震型，在主震发生之前，前震的活动多具有地点由分散到集中，频度由缓慢增大到快速增长的特点；
②最大的诱发地震通常都发生在地震的月频次显著增大的地震活动高潮期内；
③如果在水库蓄水过程中，曾于最高水位时发生过较大震级地震，而后来在几次最高水位期间并没有发生大于该次的地震，且频度也有所下降；或者是地震频度、震级大小与库水位的相关性已越来越弱；再或者是走滑型地震显著减少，倾滑型已居优势时，均可认为主震已经发生。
乌江渡水库震中区水位与地震相关曲线【最新整理，下载后即可编辑】。
