地质灾害防治 第3章水库诱发地震(动画原创)

建筑场地类别反映不同场地条件对基岩地震震动的综合 放大效应。
地震特征 设计计算 监测预报
地质灾害防治 回顾 第2章 构造地震灾害及预防
地震监测预报 监测方法包括宏观前兆和微观前兆。宏观前兆：动 物群异常反应的观察、人工定期水准测量、水井水位变 化记录；微观前兆使用各种精密仪器监测。
生物异常
地光异常
基本特征 诱发机制 工程防治
地质灾害防治 第3章 水库诱发地震机制及预防
• 心墙堆石坝：防渗体（心墙）位于坝轴线处，两侧为堆 石体。防渗体可以为土料、沥青混凝土、钢筋混凝土。
基本特征
诱发机制
工程防治
地质灾害防治 第3章 水库诱发地震机制及预防
赞比亚 卡里巴坝 坝型, 坝高 (m) 库容 (亿m3 ) 蓄水及满库时间 双曲拱坝，127 1604 1958.12；1963.8
基本特征 诱发机制 工程防治
地质灾害防治 第3章 水库诱发地震机制及预防
注：土层的剪切波速范围值越小，越容易发生地震灾害，据此初判。 fak表示地基承载力特征值；较软岩石一般是指σ<30MPa。
地震特征 设计计算 监测预报
地质灾害防治 回顾 第2章 构造地震灾害及预防
重点2 土层的等效剪切波速
地震特征
设计计算
监测预报
地质灾害防治 回顾 第2章 构造地震灾害及预防
重点3 建筑场地类别划分
地气异常
地鼓异常
地震云
地磁异常
构 造 地 震 灾 害 及 防 治
地震特征
设计计算
监测预报
地质灾害防治 第3章 水库诱发地震机制及预防
第 3章
水库诱发地震机制及预防
3.1 水库诱发地震基本特征
主要 内容
3.2 水库诱发地震机制
3.3 水库诱发地震工程防治
地质灾害防治 第3章 水库诱发地震机制及预防
中山大学地球科学与工程学院·地质工程专业·本科专业课
地质灾害防治
主讲人：宋 晶 2017年 秋季
地质灾害防治 回顾 第2章 构造地震灾害及预防
回顾 第2章 构造地震灾害及防治
1 Part I 地震特征 Part II 地震工程设计
2
3
Part III 地震监测预报
地震特征
设计计算
监测预报
地质灾害防治 回顾 第2章 构造地震灾害及预防
胡佛坝水库 1936.9 5级地震 丹佛深井注水 1962.3 5级地震
科列马斯塔水库 1966.2.5 6.3级地震
新丰江水库 1962.3.18 6.1级地震
科因纳水库 1967.12.10 6.5级地震 卡里巴水库 1963.9.23 6.1级地震
基本特征
诱发机制
工程防治
地质灾害防治 第3章 水库诱发地震机制及预防
—
地 震 活 动 特 征
1959.10.20；1961.9.23 1959.10，广州台记录到来自 首震时间 1963年地震频率明显增高 库区方向的2－4级地震三次 M ≥1.0，25000次（1963－1971） Ms ≥1.0，13643次 地震次数 M ≥4.0，35次 （1969－1974） （1960.10.13－1987.12.11） 主震震级 6.5（1967.12.10） 6.1（1962.3.19） （时间） 5.8（67.12.11）5.4（67.12.12.06）4.9（62.4.5）5.1（62.7.29） 较大震级 5.9（67.12.12）5.5（67.12.13） 4.3（63.12.6）5.3（64.9.23） 4.3（75.7.25）4.7（77.5.12） （时间） 5.0（68.3.8）5.4（68.10.29） 5.1（73.10.17） 4.3（81.5.4）4.6（87.9.15） 震中集中于10km为半径范围内。 主震分布水库中轴线两端。 地震活动与 地震频率与水位高度正相关， 水库蓄水之后地震活动的频 水库时空特 但地震活动性明显滞后于高水 率和强度有明显提高，但比 征 水位高峰时间滞后2－4个月。 位，一般3－6个月。
坚硬土 或软质岩石
中硬土 中软土 软弱土
破碎和较破碎的岩石或者较软的岩石，密实 的碎石土
中密、稍密的碎石土，密实、中密的砾、粗、 中砂，fak>150kpa的黏性土和粉土，坚硬黄土 稍密的砾、粗、中砂，fak≤150kpa的黏性土和 粉土，fak>130kpa的填土，可塑新黄土 淤泥和淤泥质土，松散的砂，新近沉积的黏 性土和粉土，fak≤130kpa的填土，流塑黄土
构造地震科学描述
地壳和上地幔 岩石在地球内力的作 用下，产生构造运动 积蓄了应变能，一旦 达到岩体的强度极限 ，就会发生突然的剪 切破裂（脆性破坏） 或沿已有破裂面产生 突然错动（粘滑）。 积蓄的应变能就会以 弹性波的形式突然释 放出来，使地壳震动 而形成地震。
地震特征
设计计算
监测预报
地质灾害防治 回顾 第2章 构造地震灾害及预防
1961.7
M≥2.0，1397次 (1962.6－1968.12） 6.1（1963.9.23）
1965.8
M≥2.0的前震740次， 余震2580次（1966－1968） 6.3（1966.2.5）
5.6（63.9.23）；5.8(63.9.23）； 5.0（66.3.8）；5.0（66.4.3） 较大震级 5.5（63.9.24）；6.0(63.9.25）； 5.5（66.5.4）；5.5（66.6.11） （时间） 5.3（63.10.5）；5.8(63.11.8）； 4.5（66.12.12） 4.2（66.4.5） ；5.5（67.4.20） 地震活动限于水库区小范围 地震多位于水库范围内，大部 地震活动 分位于坝附近库水最深盆地中。 内。 与水库时 水库蓄水六个月后，水深仅 地震活动与库水位变化对应， 空特征 与库底岩石中附加剪应力相关。 120m即发生6.3级主震。
9.5 11
设计计算
7.5
9 10.5
监测预报
7
8.5 10
地质灾害防治 回顾 第2章 构造地震灾害及预防
地震波参数
纵波传播速度(Vp) 横波传播速度(Vs)
Vp
E 1 1 1 2
E G Vs 2 1
E——介质的弹模（应力和应变的比值） μ ——泊松比（横向应变与纵向应变的比值） ρ ——密度； 在近地表的岩石中 G——剪切模量 通常纵波比横波速度快 （剪应力和剪应变比值） 当μ＝0.22时， V ＝１.67V
3.1 水库诱发地震基本特征
主要 内容
3.2 水库诱发地震机制
3.3 水库诱发地震工程防治
基本特征
诱发机制
工程防治
地质灾害防治 第3章 水库诱发地震机制及预防
在区域地质条件下，由于人类工程活动改变应力场的平 衡状态，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 (Induced Earthquake)。 水库诱发地震是水库蓄水增强地区地质构造的活动性， 诱发的地震现象。
印度 科因纳坝 块石混凝土重力坝，103 27.08 1962.6；1964.8
中国 新丰江坝 单支墩大头坝，105 115
科 因 纳 新 丰 江 型 走 向 滑 移 断 层 机 制
—
地 震 活 动 特 征
1959.10.20；1961.9.23 1959.10，广州台记录到来自 首震时间 1963年地震频率明显增高 库区方向的2－4级地震三次 M ≥1.0，25000次（1963－1971） Ms ≥1.0，13643次 地震次数 M ≥4.0，35次 （1969－1974） （1960.10.13－1987.12.11） 主震震级 6.5（1967.12.10） 6.1（1962.3.19） （时间） 5.8（67.12.11）5.4（67.12.12.06）4.9（62.4.5）5.1（62.7.29） 较大震级 5.9（67.12.12）5.5（67.12.13） 4.3（63.12.6）5.3（64.9.23） 4.3（75.7.25）4.7（77.5.12） （时间） 5.0（68.3.8）5.4（68.10.29） 5.1（73.10.17） 4.3（81.5.4）4.6（87.9.15） 震中集中于10km为半径范围内。 主震分布水库中轴线两端。 地震活动与 地震频率与水位高度正相关， 水库蓄水之后地震活动的频 水库时空特 但地震活动性明显滞后于高水 率和强度有明显提高，但比 征 水位高峰时间滞后2－4个月。 位，一般3－6个月。
基本特征 诱发机制 工程防治
地质灾害防治 第3章 水库诱发地震机制及预防
坝型, 坝高 (m) 库容 (亿m3 ) 蓄水及满库时间
印度 科因纳坝 块石混凝土重力坝，103 27.08 1962.6；1964.8
中国 新丰江坝 单支墩大头坝，105 115
科 因 纳 新 丰 江 型 走 向 滑 移 断 层 机 制
基本特征 诱发机制 工程防治
地质灾害防治 第3章 水库诱发地震机制及预防
• 块石混凝土重力坝：由混凝土或浆砌石修筑的大体积挡水建筑， 基本剖面是直角三角形，整体由若干坝段组成。 • 坝体自重产生抗滑力满足稳定；坝体自重产生压力抵消水压力 引起的拉应力，满足强度要求。
基本特征
诱发机制
工程防治
地质灾害防治 第3章 水库诱发地震机制及预防
希腊 科列玛斯塔坝 心墙堆石坝，165 47.5 1965.7.21；1966.2
卡 里 巴 科 列 马 斯 塔 型 正 断 层 机 制
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首震时间
地震次数 地 震 活 动 特 征 主震震级 （时间）
1961.7
M≥2.0，1397次 (1962.6－1968.12） 6.1（1963.9.23）
1965.8
• 大头支墩坝：由支墩上游部分向两侧扩展形成面板（上游头 部），并由一系列倾斜的面板和支承面板的支墩（扶壁）组 成坝。
• 支墩坝面板直接承受上游水压力和泥沙压力等荷载作用，通 过支墩将荷载传给地基。面板和支墩连成整体或用缝分开。
基本特征
诱发机制
工程防治
地质灾害防治 第3章 水库诱发地震机制及预防
坝型, 坝高 (m) 库容 (亿m3 ) 蓄水及满库时间
M≥2.0的前震740次， 余震2580次（1966－1968） 6.3（1966.2.5）
5.6（63.9.23）；5.8(63.9.23）； 5.0（66.3.8）；5.0（66.4.3） 较大震级 5.5（63.9.24）；6.0(63.9.25）； 5.5（66.5.4）；5.5（66.6.11） （时间） 5.3（63.10.5）；5.8(63.11.8）； 4.5（66.12.12） 4.2（66.4.5） ；5.5（67.4.20） 地震多位于水库范围内，大部 地震活动限于水库区小范围内。 地震活动 分位于坝附近库水最深盆地中。 与水库时 地震活动与库水位变化对应， 水库蓄水六个月后，水深仅 空特征 与库底岩石中附加剪应力相关。 120m即发生6.3级主震。
基本特征 诱发机制 工程防治
地质灾害防治 第3章 水库诱发地震机制及预防
拱坝是在平面 上呈曲线形、凸边 面向上游的空间壳 体拦水结构。 坝体两端紧贴 峡谷壁，把部分水 平荷载传递给两岸 挡水建筑。 双曲拱坝上部 半径大些，使拱座 推力更指向岸里； 下部半径小些，适 当加大下部中心角 以提高拱的作用。
赞比亚 卡里巴坝 坝型, 坝高 (m) 库容 (亿m3 ) 蓄水及满库时间 双曲拱坝，127 1604 1958.12；1963.8
希腊 科列玛斯塔坝 心墙堆石坝百度文库165 47.5 1965.7.21；1966.2
卡 里 巴 科 列 马 斯 塔 型 正 断 层 机 制
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首震时间
地震次数 地 震 活 动 特 征 主震震级 （时间）
p
s
Vp ＝5~6km/s；Vs ＝3~4km/s
地震特征 设计计算 监测预报
地质灾害防治 回顾 第2章 构造地震灾害及预防
重点1 剪切波速范围与各岩土层类型及覆盖层厚度初判
岩土类型 岩石 岩土名称和性状 坚硬、较硬且完整的岩石 土层剪切波速范 围（m/s） vs>800 800≥vs>500 500≥vs>250 250≥vs>150 vs≤150
A(最大单振幅与地震仪放大分倍率之比)
→ML(体波震级)
→Ms(面波震级) →E(地震能量)
震源深度 (km) 震中烈度 震级
震级增加1级，能量增大30倍。
震中烈度与震级、震源深度对应关系表
5 8 10 7 15 6.5 20 6 25 5.5
5
6
7 8
9.5
11 12
8.5
10 11.5
地震特征
8