1、专题：水利水电工程地震研究,水工建筑物中以大坝安全最为重要。大坝溃决会给人类带来生命和财产巨大损失：,7.1 水利水电工程地震研究的基本要点,1990年伊朗里氏7.3级地震导致震中区麦杰尔坝体横向剪断；1971年美国圣费尔南多地震时圣范诺曼土坝濒临倒溃；1962年我国河源地震时新丰江混凝土支墩坝和1967年印度柯依纳地震时柯依纳混凝土重力坝都遭到地震破坏。,据1984年世界大坝登记，六种主要类型（重力坝、拱坝、多拱坝、支墩坝、土坝、堆石坝）总计34798座挡水坝中，192座曾受地震影响，其中75座遭受不同程度破坏。因此，水利水电工程地震研究历来受到重视。,7.1 水利水电工程地震研究的基本要点
2、,水利水电工程地质勘察通常分为规划勘察、可行性研究勘察、初步设计勘察、技施设计勘察等阶段。工程地震研究一般需要在可行性研究阶段完成。主要工程地震问题有：（1）坝址区基本烈度核定，以确定坝址区设计烈度；（2）特大型工程和地质条件复杂的大型工程的地震危险性评定和有关设计地震动参数的确定。（3）工程地区断层活动性及其工程地震评价。包括断层最晚活动时代、特点与地震关系。如上限震级、复发期、地表断错、近场地面运动等及其对水利水电工程影响的评定。（4）分析研究水库诱发地震可能性及其对水利水电工程的影响。对于在可行性勘察阶段初步判断水库诱发地震的可能性及其对水利水电工程产生影响时，在初步设计勘察阶段还需要安
3、排水库诱发地震的专题研究。,7.2 坝址区地震基本烈度的复核,水工建筑物抗震设计是以基本烈度作为设计烈度。作为I级挡水建筑物，根据其重要性和遭受震害的危害性，可提高一度设防。基本烈度区划图以国家地震局公布的中国地震烈度区划图（1990），其使用范围明确规定，在基本烈度区划图的基础上，对于重大工程、特殊工程及可能产生严重次生灾害的工程；位于地震烈度区分界线附近的新建工程；及某些地震研究程度和资料详细程度较差的边远地区应进行专门性地震安全评价工作。,作出上述复核规定的原因：中国地震烈度区划图（1990）上所表示的地震烈度值，是指50年内，一般场地条件下，可能遭遇超越概率为10%的烈度值。但对于大型
4、水工建筑应提高一度设防标准进行设计。我国大型水电工程多集中在西部边远地区。地质条件复杂、地震和地质活动强烈且由于人口稀少，交通不便，造成这些地区地震研究和资料详细程度都较差。,3.水电工程坝址及其周围，在各个勘察阶段不断提供更多的水文地质和工程地质勘探资料和实验资料，充分利用这些资料完善地震灾害评估非常必要。4.由于历史原因，或者由于受当时条件限制，或者由于新的地震活动趋势等，某些早期已评定基本烈度的水电工程需要重新复核其基本烈度。,目前坝址区基本烈度复核方法大致有两种：以确定性方法为主的最大可遇地震法。以概率分析法为的 主坝区地震烈度危险性分析法（常用）,7.3 坝址区地震危险性评价,参照抗
5、震设计规定和程序对水工建筑物进行抗震设计时，需要根据坝址周围及基本工程地震环境，对未来可能的地震动，给出大小、频谱特征和持续时间等要素的预测，同时也要给出这些地面运动要素可能发生的概率水准。,基岩目标谱Sa(P=0.001),主震记录三分向时程,人工时程合成,记录状况,近场衰减,三角级数法,场地地震地质特征,ARMA法,场地地震动危险性,ARMA法,ARMA法,地震反应分析,图7-1 坝区地震危险性评价图,一定条件下，人类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
6、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。,7.4 水库诱发地震,水库诱发地震（概念）:由于水库蓄水而导致库区地震活动显著增强的现象。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。但是水库诱发地震则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
7、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。,自1975年第一届国际诱发地震会议以来，经过研究的与水库蓄水有关的地震活动性变化的事例迅速增多。其中有的是活动性(频度、强度)增加，这类事例公认的约有百余例；活动性减弱的事例也有4例，绝大多数水库蓄水后地震活动性没有变化。下面分别介绍各种典型情况，而以水库活动性增强为着重点。,水库诱发地震实例：,蓄水后地震活动性增强,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：这类地震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,通常主要是密集分布于水库边岸几km到
8、十几km范围之内。或是密集于水库最大水深处及其附近(卡里巴、科因纳)，或是位于水库主体两侧的峡谷区(新丰江，丹江口）。有的水库诱发地层初期距水库较远而随后逐渐向水库集中(丹江口、苏联的努列克)。,7.4.1水库诱发地震的共同特点：,（1）震中密集于库坝附近,图7-4 新丰江水库2级以上地震震中分布图,图7-5 丹江口水库附近地震震中分布图,水库诱发地震主要发生在库水或水库荷载影响范围之内，所以震源深度很浅。一般多在地表之下10km之内，以4-7km范围内为最多，且有初期浅随后逐步加深的趋势。,（2）震源极浅、震源体小,新丰江水库诱发地震1962年至1965年5月震源深度分布有如图7-6所示。由
9、于震源浅，所以面波强烈，震中烈度一般较天然地震高，零点几级就有感，3级就可以造成破坏。,图7-6 新丰水库不同时段内不同震源深度的地震频度分布图,这种相关性已被广泛用以判别地震活动是否属水库诱发地震。一般是水库蓄水几个月之后微地震活动即有明显的增强，随后地震频度也随水位或库容而明显变化，但地震活动峰值在时间上均较水位或库容峰值有所滞后。,（3）诱发地震活动与库水位及水荷载随时间的变化有密切相关性,1970.1是根据三峡站记录的Ma1.2的地震.较小地震因库区无台未能测得，故值不可靠，据另一种资料最早为1968.3，则间距为4月。,表7-3 水库蓄水时间与地震活动加强时间对照表,水库诱发地震的确
10、切诱因现在尚未完全查明，非常复杂。但已有震例已经以充分资料证明：这类地震不是由于水库荷载直接造成的，而是水库的某种作用间接诱发的(indirectly induced)。亦即水库的某种作用迭加于已有的天然应力场之上，使水库蓄水前由于自然作用积累起来的应变能较早地以地震的方式释放出来。,7.4.2 水库诱发地震的机制,水库建成蓄水后地震活动频繁，应进行以下专门研究：(1)增设流动台站进行精确测震工作，测定震源位置、参数、研究地震序列、确定它与断裂的关系；(2)安装地应力测试装置观测地应力变化，装置倾斜仪等以观察地形变；(3)定期进行精密水准测量与跨断层短基线三角测量，特别是较高震级的地震发生要立即测量并与地震前对比；,7.5 建库发震后的工程地震研究,
