考虑构造应力的流固耦合理论及其在水库诱发地震中的应用

通过丹江口水库库区砂岩(片岩)岩样的渗透率试验，分析有效应力对砂岩（片岩）渗透率的影响规律，并提出渗透率-有效应力关系表达式；分析单裂隙的受力变形机理，研究单裂隙在法向应力、剪应力及复杂应力条件下的流固耦合特性，为建立相应的渗透率与应力相关的裂隙岩体的流固耦合数学模型及其求解提供基础。从混合物理论出发，根据连续性方程、线动量平衡方程和能量守恒方程以及相应的物性方程推导构造应力场-水压应力场-渗流场耦合数学模型，以ABAQUS软件为平台，开发相应的三维有限元程序。以丹江口水库库区为对象建立三维有限元模型，运用构造应力场-水压应力场-渗流场耦合的三维有限元程序进行数值模拟，分析水压应力、孔隙水压力、构造应力等因素分别在诱震过程中所起的作用，探讨水库诱发地震机理。研究成果将为水库蓄水后诱发地震的时间、空间、强度的预测以及水库诱发地震安全性评价提供理论依据。