汶川地震灾区地应力环境突变及其工程效应研究

2008年汶川地震导致发震断裂带及其附近一定范围岩体中的地应力发生不同程度的释放，地下工程出现了受高地应力释放影响的严重震害现象。然而，强震导致地应力环境突变的规律及其工程效应问题，不仅汶川地震区没有开展过系统研究，而且国内外其他震区也未见系统的研究成果。本项目拟收集和进一步调研汶川地震前后灾区工程建设中的高地应力资料，选择部分地震前开展过地应力测试的点进行震后地应力的补充复测，利用多个测点应力实测值和发震断裂错位相结合的综合集成方法，进行龙门山地区应力场反演分析与对比，获得地震前后区域地应力场特征和高地应力的分布规律，进而阐明汶川地震灾区地应力场的突变规律及其工程效应。这项研究不仅可以填补国内外对地震导致地应力环境演化规律研究的不足，积累地壳浅表层地应力演化的科学知识，而且可以为灾区地震危险性分析、重大工程建设选线、岩爆和大变形灾害防治、地下工程围岩稳定性评价及支护等提供科学依据。

2008年汶川地震导致发震断裂带及其附近一定范围岩体中的地应力发生不同程度的释放，地下工程出现了受高地应力释放影响的严重震害现象。然而，强震导致了地应力环境发生突变及其产生工程效应问题。本项目调研和总结了龙门山地区地震前后隧道勘察和施工中表现的高地应力迹象，对地震前进行过地应力测试的点进行震后地应力必要的补充复测，采用水压致裂法和应力解除法进行龙门山地区典型点地应力的补充测试，选取地震前后同一测点进行地应力的测试，对比地震前后同一测点地应力的突变特征。利用多个测点应力实测值和发震断裂错位相结合的综合集成方法，进行了龙门山地区应力场反演分析与对比，获得了地震前后区域地应力场特征和高地应力的分布规律。在此基础上，揭示了地震后龙门山地区区域地应力场的突变规律，阐明汶川地震灾区地应力场的突变规律及其工程效应。. 汶川地震前龙门山中央断裂带上下盘应力值总体过度较平稳，呈现出连续变化的特征，龙门山南段和北段应力相对中段大。区域构造应力的平均量值上盘为12.60MPa，下盘为12.80MPa；最大主应力的方向为NW到NEE向。地震后上下盘构造应力的平均量值分别为11.30MPa和6.50MPa，震后区域最大主应力自南向北沿龙门山断裂带朝右旋方向运动。汶川地震中断层的走滑逆冲运动使龙门山地区的地应力发生复杂变化，具有突变效应、上下盘效应和距离效应。硬度较大的岩浆岩区域的应力较高，而沉积岩区域的应力相对较低。原因主要是在硬岩如岩浆岩区域，会产生应力集中。而且软岩在构造应力场下易发生屈服，而产生应力损失。下盘地应力释放明显，而上盘既有地应力的释放区也有局部地应力增高区，使得福堂隧道出现特殊高地应力特征”。开展这方面的研究，阐明了汶川地震灾区地应力环境突变的规律，积累地壳浅表层地应力场演化的科学知识。而且，为灾区重大工程建设选线、岩爆和大变形灾害防治、地下工程围岩稳定性评价及支护等提供科学依据。