⑴ 重大建設工程和可能發生嚴重,次生災害的建設工程是否進行地震安全評價,並根據地震,安全性評價結果確定
抗震設防應該按照國家標准《GB50223-2008建築工程抗震設防分類標准》及《GB 50011—2010建築抗震設計規范》等標准執行,如果其評價高於國家標準的指標,可以按更高的要求設防,但不能低於國家標准。
⑵ 哪些工程場地需要進行地震安全性評價
《中國地震局關於貫徹落實國務院清理規范第一批行政審批中介服務事項有關要求的通知》(中震防發〔2015〕59號)
需開展地震安全性評價確定抗震設防要求的建設工程目錄(暫行)
一、核工程
核電廠;核燃料後處理廠;核供熱站;核能海水淡化工程;
高放廢物處置場;其他受地震破壞後可能引發放射性污染的核設
施建設工程。
二、水利水電工程
參照行業標准NB35047-2015《水電工程水工建築物抗震設
計規范》,包括:壩高超過200m或庫容大於100億m3的大(I)
型工程,以及位於基本地震動峰值加速度分區0.10g及以上地區
內壩高超過100m的1、2級大壩。
三、房屋建築工程
國家標准GB50223-2008《建築工程抗震設防分類標准》規
定的特殊設防類(甲類)房屋建築工程。
四、城市基礎設施工程
國家標准GB50223-2008《建築工程抗震設防分類標准》和
國家標准GB50909-2014《城市軌道交通結構抗震設計規范》中
規定的特殊設防類(甲類)城市基礎設施工程。
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五、油氣儲運工程
國家標准GB50470-2008《油氣輸送管線線路工程抗震設計
規范》規定的重要區段管道。
六、公路工程
參照行業標准JTG B02-2013《公路工程抗震規范》,包括:
位於基本地震動峰值加速度分區0.30g及以上地區內的單跨跨
徑超過150m的特大橋。
七、鐵路工程
參照國家標准GB50111-2006《鐵路工程抗震設計規范》,包
括:穿越大江大河(主航道)的隧道;海底隧道;水深大於20m、
墩高大於80m、跨度大於150m的鐵路橋梁。
八、化學工業建(構)築物
參照國家標准GB50914-2013《化學工業建(構)築物抗震
設防分類標准》,包括:涉及光氣合成、精製、使用及存儲的特
殊設防類(甲類)建(構)築物和廠房。
九、水運工程
參照行業標准JTS 146-2012《水運工程抗震設計規范》,包
括:液化天然氣碼頭和儲罐區護岸。
⑶ 為什麼要進行建設工程場地震安全性評價工作
這里所說的工程場地,可以是面積較大的城市、經濟開發區、大型工礦企業,或者是鋪設很長的輸油、輸氣管線、和佔地面很廣的生命線工程,也可能是某些重大工程,如電廠、大橋、大壩、高層建築的建設場地。未來時間根據工程的重要性、工程設計使用壽命來確定。如一般工業與民用建築,指幾十年時間,所以取未來50年超越概率為10%的地震動參數作為設防要求,對於核電廠的極限安全地震動,則取年超越概率為百分之一。而地震影響主要指場地可能遭遇的地震危險程度,它通常以地震動參數(如烈度、峰值加速度、速度、位移、反應譜等)來表示。
⑷ 地震會產生什麼地質災害,對工程建設有何影響簡答題
因地震活動引起的地質災害。主要包括:崩塌、滑坡、泥石流、地裂縫、地面塌陷、砂土液化等。地震地質災害是主要的地震次生災害,它們不僅常造成嚴重的人員傷亡,,而且破壞房屋、道路、橋梁等工程設施和土地資源,從而加劇地震災害損失程度。
⑸ 建設鐵路是誘發地震的原因嗎
震球表層震包括震、誘發震脈三類震指自發震;誘發震指爆破、核試驗等類工程引起震;脈則指由於氣、海浪等素引起球表面經性微
震球構造運種表現形式稱質現象強烈震發通伴隨規模震斷層或其表破壞現象現同岩層所積累應變能彈性波(震波)形式向外傳播造面劇烈振引起建築物倒塌畜傷亡震按其構造震、火山震塌陷震三類構造震主要指由於質構造力作用造岩層斷裂或錯引起震類震數約佔全球震90%;其破壞力強幾乎所強烈震均屬構造震火山震伴隨著火山噴發或由於岩漿沖引起震佔全球震總數7%左右塌陷震指由於層陷落或山崩引起震約佔全球震總數3%
⑹ 為什麼修人工湖泊會誘發地震說的簡明扼要點。謝謝
人類大規模的工程建設活動會引發地震。水庫誘發地震是人工湖在蓄水初期出現的、與當地天然地震活動特徵明顯不同的地震現象,亦簡稱為水庫地震。水庫誘發地震具有多種成因,其發震機理和誘震因素十分復雜,目前還沒有完全為人們所認識。水庫誘發地震是涉及地震學、水文地質學、工程地質學、和結構抗震學等多學科交叉的前沿課題。
本世紀40年代以來,世界上已有34個國家的134座水庫被報道出現了水庫誘發地震,其中得到較普遍承認的超過90處。有4例發生了6級以上地震,他們是中國的新豐江(1962年,6.1級)、尚比亞—辛巴威的卡里巴(Kariba,1963年,6.1級)、希臘的克瑞馬斯塔(Kremasta,1966年,6.3級)、和印度的柯依納(Koyna,1967年,6.5級)。
發生在壩址附近的強震和中強震,有可能對大壩和其它水工建築物造成直接損害。已知擋水建築物遭受損害的有兩個震例(表1),尚未發生過大壩因水庫地震而潰垮或嚴重破壞的情況。水庫誘發地震對庫區及鄰近地區居民點的影響則更為常見,強震和中強震會給庫區造成人員傷亡,帶來重大物質損失。即使一般的弱震微震,也會對震中區造成一定危害,影響當地居民的正常生產和生活,是庫區主要的環境地質問題之一。
我國迄今已報道出現水庫誘發地震的工程有25例,其中得到公認的有17例(見表2),是世界上水庫地震最多的國家之一。值得注意的是,高壩大庫中出現誘發地震的比例明顯偏高。我國(含香港和台灣)已建成的百米以上大壩32座,出現了水庫誘發地震的有10座,發震比例超過31%;其中1979年以後蓄水的17座百米以上大壩中有8座發生水庫地震,發震比例高達47%,遠遠高於世界平均水平。
從水庫誘發地震的強度來看,全球發生6.0級以上強烈地震的僅佔3%,5.9—4.5級中等強度的佔27%,發生4.4—3.0級弱震和3.0級以下微震的佔到70%(分別為32%和38%)。在我國這一比例相應為4%、16%和80%。但是水庫誘發地震往往出現在歷史地震較平靜的地區,強烈和中強水庫地震在大多數情況下都超過了當地歷史記載的最大地震,許多發生弱震和有感微震的情況,也是當地居民記憶中未曾有過的重大事件。
自70年代末開始,我國的水庫誘發地震研究由回顧性研究逐漸轉變為前瞻性研究。近20年來,幾乎全部擬建的大(1)型和多數大(2)型水利水電工程,對誘發地震的潛在危險性及其對工程和環境的影響作出前期論證,數十個重大工程在蓄水前提出過正式預測意見。我國水庫誘發地震研究的突出特點,是始終緊密結合工程建設和工程抗震安全的需要,具有很強的實用性和可操作性。對成因機制、判別標志、評價和預測准則等問題,進行了多方面的探索,逐漸形成一整套具有特色的研究和評價方法,特別在研究和確定工程的抗震對策方面,積累了豐富的經驗。
按照多成因理論,常見的水庫誘發地震主要有三種類型:構造破裂型、岩溶塌陷型和地殼表層卸荷型。構造型水庫地震有可能達到中等(4.5級)以上強度,破壞性水庫地震絕大部分屬於構造型水庫地震。岩溶塌陷型水庫地震只出現在碳酸鹽岩分布的庫段,與岩溶洞穴和地下管道系統的發育有關,震級一般小於4級。地殼表層卸荷型水庫地震具有一定的隨機性,在斷裂發育、堅硬脆性的岩體中,具備一定的卸荷應力和水動力條件時即可發生,但其震級一般在3級以下。實用的水庫誘發地震預測模型至少必須能辨別出上述三種主要類型的誘震環境,並分別進行預測。對於不常見的水庫地震類型,最好也具有一定的識別能力。
對水庫地震成因的探討一直是人們最感興趣的課題,也曾有許多似是而非的觀點流行。庫水的重力荷載作用和孔隙壓力作用是誘震因素之一,但庫水的作用必須藉助於地質體中存在的導水結構面才能向深部傳遞。通過查明庫區是否存在特定的水文地質條件來判別誘發地震的可能性,進而估計發震地點和最大可能強度,稱為水庫誘發地震研究中的水文地質結構面理論,是現階段預測水庫誘發地震的理論基礎。
地震監測是大型水利水電工程的常規監測項目之一。在前期勘測階段或開始施工階段就應進行地震監測台網建設,積累地震本底資料,以便對比水庫蓄水前後地震活動的變化情況。據不完全統計,設立了地震台站的大型水庫工程已經超過40座,設立了比較先進的遙測地震台網的目前已有11個。在確保大壩抗震安全,保證工程順利施工和運行方面發揮了重要作用。
我們認為,下一步應採取理論與實踐相結合的方法,深入探討水庫地震的成因機制、判別標志和預測評價方法等問題。將GIS(地理信息系統)技術引入水庫誘發地震的研究中,建立集分析預測評價、安全監測預警和防震抗災決策支持為一體的綜合系統
⑺ 地震與工程建設的相互關系
地震(earthquake)是大地的振動。它發源於地下某一點,該點稱為震源(focus)。振動從震源傳出,在地球中傳播。地面上離震源最近的一點稱為震中,它是接受振動最早的部位。大地振動是地震最直觀、最普遍的表現。在海底或濱海地區發生的強烈地震,能引起巨大的波浪,稱為海嘯。地震是極其頻繁的,全球每年發生地震約500萬次。
球的結構就象雞蛋,可分為三層。中心層是「蛋黃」-地核;中間是「蛋清」-地幔;外層是「蛋殼」-地殼。地震一般發生在地殼之中。地球在不停地自轉和公轉,同時地殼內部也在不停地變化。由此而產生力的作用,使地殼岩層變形、斷裂、錯動,於是便發生地震。地下發生地震的地方叫震源。從震源垂直向上到地表的地方叫震中。從震中到震源的距離叫震源深度。震源濃度小於70公里的地震為淺源地震,在70-300公里之間的地震為中源地震,超過300公里的地震為深源地震。震源深度最深的地震是1963年發生印度尼西亞伊里安查亞省北部海域的5.8級地震,震源深度786公里。對於同樣大小的地震,由於震源深度不一樣,也不一樣,對地面造成的破壞程度也不一樣。震源越淺,破壞越大,但波及范圍也越小,反之亦然。
某地與震中的距離叫震中距。震中距小於100公里的地震稱為地方震,在100-1000公里之間的地震稱為近震,大於1000公里的地震稱為遠震,其中,震中距越遠的地方受到的影響和破壞越小。
地震所引起的地面振動是一種復雜的運動,它是由縱波和橫波共同作用的結果。在震中區,縱波使地面上下顛動。橫波使地面水平晃動。由於縱波傳播速度較快,衰減也較快,橫波傳播速度較慢,衰減也較慢,因此離震中較遠的地方,往往感覺不到上下跳動,但能感到達水平晃動。
地震本身的大小,用震級表示,根據地震時釋放的彈性波能量大小來確定震級,我國一般採用里氏震級。通常把小於2.5級的地震叫小地震,2.5-4.7級地震叫有感地震,大於4.7級地震稱為破壞性地震。震級每相差1級,地震釋放的能量相差約30倍。比如說,一個7級地震相當於30個6級地震,或相當於900個5級地震,震級相差0.1級,釋放的能量平均相差1.4倍。
當某地發生一個較大的地震時,在一段時間內,往往會發生一系列的地震,其中最大的一個地震叫做主震,主震之前發生的地震叫前震,主震之後發生的地震叫餘震。
地震時一定點地面震動強弱的程度叫地震烈度。我國將地震烈度分為12度。
震級與烈度,兩者雖然都可反映地震的強弱,但含義並有一樣。同一個地震,震級只有一個,但烈度卻因地而異,不同的地方,烈度值不一樣。例如,1990年2月10日,常熟-太倉發生了5.1級地震,有人說在蘇州是4級,在無錫是3級,這是錯的。無論在何處,只能說常熟-太倉發生了5.1級地震,但這次地震,在太倉的沙溪鎮地震烈度是6度,在蘇州地震烈度是4度,在無錫地震烈度是3度。
地震烈度是經常使用的一個名詞。劃分烈度有定性和定量標准。在中國地震烈度表上(見下表),對人的感覺、一般房屋震害程度和其他現象作了描述,可以作為確定烈度的基本依據。
⑻ 工程建設場地地震安全性評價內容與步驟是什麼
工程場地地震安全性評價工作跨越了地震學、地震地質學和地震工程學等學科,以地震的源、傳播路徑、場地條件三方面的地震環境為基礎,從工程角度去研究地震的發生和發展規律及地震發生以後的傳播、衰減規律和場地地震效應,確定建設工程所需的地震動參數,具體評價內容可歸為以下幾個方面:
區域地震活動性和地震構造綜合分析;近場和場區地震活動性和地震構造綜合評價;場地工程地震條件研究;建立地震烈度與地震動衰減關系;地震危險性確定性分析;地震危險性概率分析;區域性地震區劃工作;場地地震動參數確定和地震地質災害評價;地震小區劃。大致的工作步驟為:
1)首先根據地震地質構造資料、地球物理資料和地震資料,估計工作區內的未來地震活動性。
2)再根據地震烈度和地震強震記錄資料得到本區的地震烈度和地震動參數衰減關系,估計場地的地震基本烈度和基岩地震動參數。
3)最後再根據場地的工程地質條件,估計場地條件對地震動的影響,估計場地土層地表、不同深度的地震動參數和地震地質災害。對於一個地區,則應再根據此地區多個場點的結果,給出設計地震動參數的等值線圖和地震地質災害小區劃圖,合稱為地震小區劃圖;對於跨越活斷層的工程,還要估計此斷層可能產生的位錯。
⑼ 人類工程活動所引起的非自然性地震
由於人類工程活動所觸發的地震,如礦山開采,采空坍陷,深井注水,水庫蓄水等所誘發的地震,礦山采空坍陷與可溶岩的陷落所形成的微弱地震一致,故不再重復。
7.1.3.1 深孔注水地震
美國科羅拉多州的丹佛洛山磯軍工廠使用深井處理廢水,在井孔周圍地區發生了一系列地震,從1962~1967年,發生三次震級為5~5.5級的地震。研究結果表明,是深井注水誘發的地震。科羅拉多州的蘭吉利油田,採用向井內高壓注水,進行第二次開採石油,引起微弱地震,1967年秋,美國地質調查所在油田設置了地震台網,開始對震中位置進行精確測定。在進行物理模型計算和現場實驗基礎上,作了控制地震試驗,提出了最後結論,如果能在那裡控制斷層內的流體壓力,也就能控制那裡的地震。
1972年1月9日開始,武昌洪山區發生1.3級地震,2月8日至12日,連續發生了三次2級左右有感地震,此為發生在市區的淺震,影響較大,故進行了專門性調查研究,調查中了解到震中有感范圍內,有一正在施工的深孔鑽井,在全孔施工過程中,出現了130個地震小震群,形成兩個密集時段。其餘時間則比較零星分散。兩個密集段的時間,正好與鑽孔通過兩個含水破碎帶相吻合,由於遇破碎帶鑽孔循環水變小與突然無返水,為保證鑽進,第一次漏水後,泵壓增至2.04~2.55MPa,注入回水漿液達14600m3之多,泵壓繼續增至5.1MPa,注入漿液達38400m3之多時,地震進入第一密集時段序列,形成三次2級以上有感地震。通過第二含水破碎帶,出現了地震第二密集時段,但因泵壓降至1.02MPa後增至2.05MPa,注入漿液量在單位時間內也減小,故第二次地震密切時段序列的地震能量,較第一次小3.7倍,此孔於1972年5月27日提前關閉撤離,鑽孔周圍區域微小地震亦停止。終孔時全孔累計注入漿液近70000m3。這是高壓向井孔注水注液引發地震的又一實例,井孔施工結束至今已36年,未再發生密集型微震序列。
7.1.3.2 水庫誘發地震
深的井孔注水而誘發地震,說明其與一定的構造條件與岩性結構特性外,和水與水柱壓力有密切關聯,因而水庫蓄水可能誘發地震,就成為廣為人們所接受的共識,對其形成機理,除必須的地質背景條件外,還有與水有關系的下列幾種論說:疊加的垂直荷載效應論;因滲水影響岩石物理力學特性的水理效應論;孔隙水壓效應論;氣爆說;滲水造成庫邊斷裂帶兩側水柱壓差所形成剪切滑動說;以及鮮為人們注意的熱彈性應力說。水庫誘發地震的成因比較復雜,形成條件有差異,現象反映不同,不是某一單一因素影響。20世紀60年代以來,由於世界上已有百餘座水庫誘發了地震,其中有四座發生了6級以上的強震,給工程造成不同程度的損害。我國新豐江水電站,也因1962年3月產生6.1級地震使壩體產生裂縫,而受到高度關注。地震、水電、高校等科研單位進行了卓有成效的科研以探求其形成機理。1976年聯合國教科文組織與大壩水庫有關的地質現象工作組,通過8~41、8~42決議,要求壩高大於100m,庫容大於1×109m3的水電工程,其建成前的前期工作,須分階段進行區域地質和新構造調查,進行歷史地震分析,布置地震台網進行微震觀測和其他長期觀測,在工程投入運行前,必須有兩年的觀測資料。這些建議已成為一些國家的標准做法。我國水電工程在建設中的具體做法:前期工作採用地震地質法,即從宏觀構造展布,所屬構造體系與歷史演繹,現構造主應方向與結構面屬性,岩性、水文地質條件,水庫因素情況,結合地震調查,活斷層特性鑒別等進行類比,依據歷史地震配合短期地震監測資料進行危險震級的評估。地球物理方法,是水電工程建成運營後出現水庫誘發地震現象,進行補救性研究的一種措施。水庫地震與水柱壓力,活性斷裂構造和硬脆岩性有關,但發現一些水庫震例並無此必然條件,現列2008年前我國已知16例水庫地震簡況如表7.1:
表7.1 中國水庫地震震例表
續表
7.1.3.2.1 這些水庫地震所表現的特點:
(1)水庫地震與岩性的關系密切。出現在喀斯特發育區與灰岩密切相關的計14個;出現在岩漿岩的斷裂分布區,與花崗岩和火山岩有關的各1個;
(2)水庫地震與水庫蓄水水位之間有著明顯的相關關系。水庫蓄水不久就開始出現微震活動的8個;水庫蓄到較高水位出現地震的4個;原有弱震、水庫蓄水後地震頻度加密的2個;降低庫水位而誘發地震的2個;
(3)水庫地震與庫容大小的關系不顯。庫容大於100×108m3的2個;大於10×108m3的6個;大於1×108m3的3個;大於0.1×108m3的4個;小於0.1×108m3的1個,以小於10×108m3庫容誘發地震的較多;
(4)水庫地震與壩高的關系,有明顯的相關趨勢。壩高大於150m的3個。100~150m的2個,60~100m的4個。即壩高大於60m的9個。15~60m的5個。小於15m的2個。即壩高大於15m的14個,僅約為已建成壩高大於15m總數的0.1%。其中壩高大於100m的5座,占已建成蓄水壩高大於100m的29座水庫的17%;
(5)這16個誘震水庫的原地震區劃,位於無震區的7個,弱震區的7個,強震區的1個,未判明的1個。水庫蓄水所誘發的震級,強震1個,弱震8個,微震7個。微震型約近45%。壩高庫容與震級的關系。除新豐江高壩大庫誘發強震型地震外,其他水庫的震級,與壩高庫容無明顯的相關性;
(6)在構造環境上,位於中新生代斷陷盆地邊緣的10個。其餘與庫區及其邊緣有活動性斷層通過有關。部分水庫周邊有溫泉。絕大部分水庫地震的震中,分布在庫尾或庫邊周圍。僅新豐江的強震震中距大壩1.1km。震源深度一般為3~5km。
7.1.3.2.2 這些水庫地震的規律,從我國已產生水庫地震的震例情況看,水庫誘震是在岩性構造等特定地質背景條件下發生的,具有如下的規律性。
(1)水庫中分布有透水性較好的岩層,或連通性很好的透水裂隙,易造成水向深處的滲漏。這種滲漏是處於封閉環境,無向下游和向鄰谷的滲漏,只能向深部滲透;
(2)誘震所在位置的岩石,為近似均質的剛性岩體。主要為灰岩,其次為岩漿岩;
(3)位於構造上具一定活動特性的部位,如中新生代斷陷盆地的邊緣,不少震例處有溫泉,或新的斷裂活動較為明顯。這些均表明,一些地區雖非新構造運動和地震強烈活動區,仍處於一定構造應力作用條件下;
(4)水庫地震依附於原斷裂構造所分布的部位。而且大多數出現在庫邊地帶。這是由於斷層兩側形成明顯孔隙水壓差,造成較大的應力差異;原斷裂發生時使積聚應力釋放,斷層附近可能形成與之相抗衡的高應力區,前蘇聯戈爾諾給里亞地區的礦井距斷層5~10m范圍內,應力比其他部位高出2~3倍;水庫滲水形成水理和孔隙水壓效應引起主應力的相對增加。三者部分或全部疊加,易形成超過阻抗岩體強度的高應力而產生突發性破裂形成地震;
(5)震源的斷裂帶具有阻抗應變的特性。表現為斷層交會帶、切割錯動點、斷層拐點或斷裂尖滅端等處,具阻抗變形的特性。
7.1.3.2.3 水庫地震的必須條件但非必然。
從豐富的論文信息中,探求水庫誘發地震諸多因素中的必須條件,但卻非必然的發展,這要求在水庫地震形成機理研究中,在非常活躍的思路上,要堅持唯物辯證觀,在繼續作理論上擴展時開拓新思維。現按一些論文中論述較多的六個方面的相關因素進行討論。
(1)壩高與庫容。眾多學者對大壩與水庫的技術指標、地質背景條件與水庫誘發地震的相關關系,作了統計分析,得出壩高與庫容,是誘發水庫地震的最明顯因素,現全世界已有200000多座水庫,誘發地震的100座左右,僅為0.05%,我國80000座水庫,誘發地震的已知16座,僅為0.02%,其概率是較低的。但壩高大於100m誘發地震的概率為17%。新豐江發生6.1級具破壞性強震,所以高壩大庫的誘發地震,引起人們的重視,強調在工程前期進行周詳的水庫地質調查。但壩高大於50m,庫容5×108m3左右,水庫誘震震級4級以上的有2座,而宜都鄧家橋水庫,壩高僅12m,庫容只有0.0035×108m3,威寧草海壩高2m,庫容0.9×108m3,均發生3級左右誘發地震,說明庫容與壩高不是誘發地震的必然發展結果;
(2)地質構造。眾多學者強調水庫誘發地震與活斷層的關系,特別是通過水庫,又有滲漏特性的活斷層,是誘發水庫地震的必要條件,但有不少實例說明,壩與水庫建在活動性大斷層上,卻未誘發地震。如鴨綠江上的水豐和雲峰兩個大型梯級水電站,其水頭90多米,庫容100×108m3多,位於具繼承性活動的鴨綠江地塹斷裂帶上,其斷層泥寬達70多米,破碎帶寬80~100m,但蓄水後無水庫地震發生。又如廣西澄碧河水庫,位於有名的右江活動性深大斷層帶上,在斷陷盆地的邊緣,雖長300km多的右江斷裂帶上頻繁出現地震活動,但三十多年來澄碧河水庫及其附近卻異常平靜。廣西靈山水庫,建在300km多長的南丹-馬山-靈山的大斷裂帶南端,1936年靈山產生6.75級的強震,1958年產生5.7級地震,在南丹九圩發生烈度為Ⅴ度的放大區,但靈山水庫建成後也沒有發生誘發地震。已誘發地震的水庫,如烏江渡和湖南鎮,其誘震區域無大斷裂展布,也無活動性斷裂,主要沿庫邊的小斷層、裂隙、節理與溶洞發生。而橫切河谷的大斷層未產生誘發地震。在俄、美也有類似情況;
(3)地震活動性。一般認為區域地震活動性高的地區,誘發地震的可能性就大。還認為誘發地震的最高震級,不可能超過本地區構造地震的最高震級。但最高地震震級是依據全國地震烈度區劃圖確定的,而地震烈度區劃圖,是把圖中劃定區域的歷史最高震級作為一個地區構造地震的最高震級。從地球演進觀點考慮,有些地區顯然是不適當。如新豐江水庫地震,建壩前給定的基本烈度為Ⅵ度,水庫蓄水後誘發了Ⅷ度地震,突破了給定的基本烈度值。1976年唐山發生7.8級地震,大大突破了歷史上的最高震級。2008年5月12日的汶川8級大地震,亦超過歷史上的最高震級,因此研究水庫誘發地震時,以該區歷史地震的最高震級作為水庫誘發地震的最高震級,沒有什麼實際意義。地震烈度高的地區,地震活動性也相應較高。但地震活動性高的地區也不一定就易於誘發地震。在印度和巴基斯坦等國,沿喜馬拉雅山建了十多座壩高超過100m,庫容大於10×108m3的大水庫,這些水庫都處在高地震活動區,每座水庫附近都曾發生過7級以上的構造性地震,但蓄水後卻沒有一座誘發地震。相反,在低地震活動性地區有的水庫卻誘發地震。可見區域地震活動性與誘發地震之間無必然性聯系;
(4)岩性條件。表7.1所列我國已知水庫誘發地震16例中,發生在可溶岩中的14例,與酸性岩漿岩有關的2例,岩性特點是硬脆均一。有成岩缺陷的礫岩、砂岩、泥岩、頁岩等,以及由它們變質所形成的變質岩,似不易誘發地震。雲貴高原,是可溶岩分布最廣的地區,在可溶岩區所建眾多水庫,除烏江渡水庫外,其餘眾多水庫並未誘發地震,所以不是所有可溶岩地區修建水庫必然會誘發或大或小的地震;
(5)滲漏條件。山區水庫,大多基岩裸露,特別可溶岩與岩漿岩地區,庫水可直接通過基岩中的水力通道滲漏,並能保持一定的水壓力,因而有利於誘發地震;
(6)應力狀態。是研究應力時、空、態特徵,應力值大小。已發震水庫的一些資料表明,其最大水平主應力值為10MPa、20MPa、30MPa,最小水平主應力為數至10MPa多,這樣的應力水平許多地區都可達到,所以有人認為,發震與應力值的高低無關。更多人注意到應力主軸空間方位的分布;最大主應力σ1是垂直的,中間主應力σ2與最小主應力σ3是水平的,認為是發生正斷層的傾滑應力環境,這種狀態下的水庫水體荷載有利於誘發地震,已有水庫誘震震原機制解屬於這一類型。如σ2是垂直方向,σ1、σ3是水平方向,認為是發生走滑性平推斷層的應力環境,有相當數量的水庫誘發地震震源機制解屬於這一類型。如σ3是垂直方向,σ1、σ2是水平方向,認為是上沖性的逆斷層環境,一些水庫的詳細觀測表明,逆斷層機制的誘發地震佔有相當數量。有些人認為,逆斷層應力環境下,水體荷載增大了斷層面上的正應力,起到穩定斷層的作用,從而抑制了地震活動。並舉出巴基斯坦的塔貝拉和我國台灣的曾文水庫等例子,在水庫蓄水後,地震活動反而減低。因此認為逆斷層環境不利於誘發地震。逆斷層應力環境下的水庫誘震與應力變化後低序次應力狀態有關。因此很難斷定一定不可能誘發地震。
7.1.3.2.4 水庫地震成因
水庫誘發地震的理論與成因思路比較活躍。
(1)水庫蓄水誘發了積累在地殼中的初始應力釋放,初始應力包括構造應力與自重應力,構造應力中含原地形受剝蝕刻切後,形成水平應力殘存增高的富集現象,成了岩體中被稱為構造殘余應力的應力值;
(2)水庫水體所起的補充應力作用;
(3)地下水位以下,岩體成為固液相的兩相物質,岩石的孔隙水壓增加;
(4)岩體中束縛水壓縮氣體,發生氣爆,如盲斷層裂隙中的情況;
(5)大的洞穴坍陷,涵洞室中被封閉氣體壓縮爆炸;
(6)沿斷層裂隙產生液壓應力變化;
(7)地下水沿小斷層或裂隙滲漏,使岩體產生物理或化學作用,如軟化、潤滑、膨脹、收縮等,產生各種變形;
(8)地下水壓在硅酸鹽岩類岩石裂隙端部產生腐蝕作用;
(9)岩石產生固結與壓密或擴容調整,在達到新的平衡過程中產生爆裂,形成地震;
(10)庫區地殼形變引起附加應力;
(11)水在地殼中引起溫差應力。
所有上述思路,建立在高的地應力,在水體的附加應力作用下,引起岩體破裂使儲蓄能釋放而誘發的地震,水體的作用含有在天然應力場條件下,疊加的附加應力,對岩體產生理化效應所引起的岩體力學性變化與受力狀態的調整等,均從三維正應力應變規律研究,可喜的是也有注意到岩體收縮與熱彈性溫差應力是誘發地震應力的思路,可惜對這一反應力應變域情況只打了擦邊球,未有深入發展性研究。