四川大岗山水库蓄水对地震活动影响的数值模拟研究

学术精汇

作者：

朱家正1 孙玉军*1

作者单位：

1. 中国地质科学院地球深部探测中心

摘要：

水库地震问题是我国西南地区大型水电工程建设所面临的重要科学问题.四川大岗山水库处于龙门山断裂、鲜水河断裂和安宁河断裂等几条大型断裂的交汇区域，属于地震高烈度区域.库区的地震观测显示在水库达到正常蓄水位后，库区周边地震表现为丛集增强的特征，在鲜水河断裂南段磨西断裂的西侧地震活动性明显增强，而在龙门山断裂带南段即大渡河断裂的东侧，地震活动性则有一定的降低.大岗山水库蓄水过程是否以及如何影响该区域断层的活动性呢?本研究依据四川大岗山水库的实际构造地质特征及高精度数字高程模型数据，建立了该区三维孔隙弹性数值模型，并利用有限元的方法计算了水库蓄水过程造成的附加应力对该区域断层的库仑应力影响.从断层和水库主要水体的空间分布来看，大岗山库区的主蓄水区域位于磨西断裂的下盘以及大渡河断裂的上盘.因此，水库蓄水的弹性载荷效应造成磨西断裂的活动更加活跃并抑制了大渡河断裂的活动.数值模型的计算结果表明，在库水的重力作用和水渗流引起孔隙压力增加的叠加影响下，磨西断裂以西地区库仑应力变化量为正值，5km深度最大增加45kPa；库水的弹性效应使得大渡河以东区域库仑应力变化量为负值，最大降低约-12kPa.这与该区域蓄水前后的地震活动性变化一致.进一步的计算结果表明，当水库蓄水维持在正常水位时，随着蓄水时间持续增长，渗流造成的孔隙压力增加会使得整个库区库仑应力变化量趋于正值，从而导致该区地震活动性整体增强.

关键词：

水库地震库仑应力孔隙压力有限元数值模拟

刊期：

2022，10（65）

所属栏目：

地球动力学·地震学·地热学

基金资助：

国家自然科学基金(41874114和42022029)

分类号：

P315

DOI：

10.6038/cjg2022P0742

页数：

页码：

3930-3943

来源期刊

地球物理学报