利用三维孔隙弹性模型探讨紫坪铺水库对汶川地震的影响

摘要

本文基于三维孔隙弹性本构关系，建立了紫坪铺水库及周边地区的有限元模型。根据紫坪铺水库2004年到2008年汶川地震发震时刻的水位变化情况，计算了水库及其周边地区的孔隙压力和库仑应力。详细讨论了库区断层及周围地层的弹性模量和水力学扩散系数(简称扩散系数)对计算结果的影响。计算结果表明:在其它参数保持不变的情况下，断层的弹性模量对汶川地震震源处的库仑应力影响很小;震源处的库仑应力随着断层和周围地层的扩散系数增大而增大。当给定弹性模量和扩散系数代表性值的时候，计算结果表明在汶川地震发震时刻，震源处的库仑应力变化量为+1kPa左右。根据前人的一些研究结果，0.01 MPa的库仑应力改变就有可能促发地震，但是是否更小量级的库仑应力改变也能够促发地震还需要进一步探讨。同时，通过记录到的库区周边小震的分布情况，分析了库仑应力与库区小震的分布关系，分析表明库区小震分布区域均是库仑应力增加的地区，因此紫坪铺水库周边的小震应该与水库蓄水有直接关系。