北京地区地应力测量与主要断裂稳定性分析

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• 责任者：秦向辉^c中国地质科学院地质力学研究所国土资源部新构造运动与地质灾害重点实验室^d1984^f助理研究员 ; 张鹏 ; 丰成君 ; 孙炜锋 ; 谭成轩 ; 陈群策 ; 彭有如^c北京市地质工程设计研究院
• 刊名：地球物理学报
• 出版年：2014
• 卷期：57^b7
• 页码：2165～2180
• 索书号：P260.66/141
• 图表：^c表1参65插图
• 文摘期号：2014/12

摘要

2008年汶川地震后，为查明北京地区现今地应力状态、评价断裂稳定性，相继在北京地区开展了5个深孔（600～1 000 m）的水压致裂法地应力测量，并在适宜深度安装了地应力相对变化监测探头，建立了地应力变化监测台站。该文首先利用实测地应力数据分析了北京地区地壳浅表层应力状态，结果表明：（1）北京地区千米深度内，最大、最小水平主应力随深度增加梯度系数分别为0.0 328和0.0 221，侧压系数K_av和K_Hv值，最大、最小水平主应力之比KHh值与国内外已有认识基本一致，而水平向剪应力相对强度参数μ_m值较低；（2）北京地区最大水平主应力优势方向为近EW向，与华北地区构造应力场方向基本一致，同时受区内断裂活动等影响，存在与区域主应力方向偏差的局部应力场；（3）实测数据揭示的应力结构显示，北京地区地壳浅表层最大主应力（σ₁）总体为最大水平主应力（σ_H），受区域构造演化以及测点附近断裂的影响，中间主应力（σ₂）与最小主应力（σ₃）所对应的实测地应力存在变化，但总体来讲，实测地应力数据揭示的应力结构与北京地区主要断裂性质基本相吻合。其次，基于实测应力数据，采用库仑摩擦滑动准则，结合拜尔定律，并取摩擦系数为0.2～1.0，初步评价了北京地区主要断裂稳定性，结果显示：（1）在摩擦系数取0.6～1.0条件下，北京地区现今应力状态尚未达到导致断裂失稳滑动水平，断裂不会出现失稳滑动现象；（2）摩擦系数弱化到0.4时，西峰寺钻孔应力状态满足断裂失稳滑动条件，揭示出八宝山断裂存在失稳滑动可能性，而夏垫一马坊断裂和黄庄一高丽营断裂附近测点应力状态将趋近满足断裂失稳滑动条件，表明这两条断裂有趋向失稳滑动可能性；（3）只有当摩擦系数弱化到0.2时，北京地区主要断裂才可能在现今应力状态出现断裂失稳滑动。该文的认识对北京地区乃至华北地区构造应力场、地震地质研究有重要参考意义。