水库诱发地震危险区划分方法

以前对库区水库地震预测与危险区的划分方法,一般是采用简单了解工程的地质情况或现场短期地质考察结合库区地震资料进行比较推理,然后对可能诱发地震区域和地震强度做出预判。这种方法理论基础就是工程类比法。然而,这种方法缺乏公认的判别准则,易受行业权威专家个人观点的影响,容易采取比较保守的态度,因此很多情况下难以得出具有说服力的结论,往往得出的结论与实际相差较大,不易推广和应用,特别是一些地震地质条件比较复杂的工程,不同意见较多,莫衷一是,长期争论不休,个别甚至成为影响工程可行性的结论。

20世纪70年代末期,我国一些重大工程将水库诱发地震危险性评价作为区域构造稳定性研究的一部分,开展了系统的前期论证工作,如小浪底、二滩、潘家口、三峡等工程。这是第一批以地震地质类比法为基础的预测模型的探索,它们之间在研究思路、工作程序和评价标准上,存在许多不同之处,互相间也缺乏可比性。到20世纪80年代中期,在总结前一阶段经验的基础上,提出了一套逻辑上比较严密、工作步骤上充分程式化的水库诱发地震危险性评价方法,成功地应用于三峡工程的可行性重新论证工作,随后又在许多大型工程的水库诱发地震前期论证中得到了推广。

结合拟建工程的区域构造稳定性研究和水库区工程地质调查的成果,综合分析已查明的地震地质条件,按照实际存在的诱震条件组合,对整个库区进行工程地质分区,即为库坝区诱震环境分区。这种宏观的工程地质分区对于规模巨大的水库尤为重要,因为它们的库盆范围大,跨越不同的构造单元,在岩性、水文地质条件和外动力地质作用等方面也有很大的差异,从而可能具有不同的诱震环境。如果从研究工作之初,就把注意力只集中在一、两个地段,难免有主观片面之处,甚至可能由于重大疏漏而造成不必要的工作失误。

水库诱发地震工程地质分区主要考虑以下几个方面的因素。

(1)组成库盆的岩层,包括地层和岩体性状两方面,后者从岩体结构上分成松散结构、层状结构和块状结构。其强度可分为松软、半坚硬和坚硬3类。

(2)地质构造,包括大地构造部位、褶皱与断裂构造。其中断裂构造可分为区域性断裂、地区性断裂、低序次或低等级的断层裂隙等。

(3)水文地质条件,包括地下水类型、水文地质结构面的性质。

(4)地震活动,包括强震活动、微震活动与基本烈度等。

(5)其他,如河谷形态、自然地貌形态、不良自然地质现象等。

工程地质分区所需要考虑的库区范围,一般限于距库岸3～5km,特殊地带,如区域性大断裂带与库水有水力联系的情况下,最远不超过10km;垂直深度上主要考虑5km以内的地质体。

将划分出来的每一工程地质区段,分别与表3-1-1中相应的水库诱发地震工程地质类型进行比较,结合各库段到大坝的距离、蓄水深度等因素,逐段定性地评价其诱发地震的可能性和可能发震强度,以及对工程和库区环境的可能影响。分区中发现的诱发地震可能性较大或对工程影响较大的库段,将成为后续工作中的重点库段。

表3-1-1 水库诱发地震的工程地质类型表

表3-1-1中,诱震环境按两级划分。第一级“类型”以研究库段所处介质的综合性状为其主要划分标志。采用以岩体结构为主的分类,是因为它能更明确地反映介质的强度和水文地质性状,而这是通常的岩性分类所无法涵盖的。第二级“亚型”则按岩体结构面(也就是可能的水文地质结构面)的性质来划分。“断裂岩体”亚型特指研究库段有区域性或地区性现代活动断裂通过(参见本章第二节),有可能形成通往地壳深部的大型透水导水通道,从而引发较大的构造型水库地震;而“裂隙岩体”亚型中“裂隙”的含意,则是指一般的裂隙密集带、低等级小断层和现今不再活动的不同规模的老断层。它们的透水性只局限于表层风化、卸荷带,向深部很快闭合,因此只能导致外动力地质作用的加剧及相应类型的外成成因的水库地震。

水库诱发地震监测台网在规划、设计期间需要划分可能诱发地震的危险区域,危险区域的范围是根据库区的地震地质构造背景、库区蓄水位高程、淹没区范围,结合水文、气象、岩体力学、地震地质学等综合因素才能确定。