渤海及鄰區(qū)地應力場分析及構造穩(wěn)定性評價.pdf

1、渤海海域及鄰區(qū)是中國東部構造活動最為強烈的地區(qū)之一,同時也是海、陸油氣開發(fā)等工程的集中區(qū)域。因此,研究渤海及鄰區(qū)地應力場分布規(guī)律,并開展構造穩(wěn)定性評價,對該區(qū)內動力地質災害預報、評價及海洋工程安全建設都具有重要的實際參考意義。
　　 論文基于較為詳實的地球物理資料,結合渤海及鄰區(qū)地應力實測資料,綜合區(qū)域動力學背景和基礎地質研究的成果,建立渤海及鄰區(qū)地殼結構模型,并采用有限元技術、最優(yōu)化理論等對現(xiàn)今地應力場進行研究,得到研究區(qū)地應

2、力場空間分布特征,并進行區(qū)域構造穩(wěn)定性的模糊綜合評判。主要研究工作及成果如下:
　　 (1)建立研究區(qū)深至Moho面的合理三維地殼結構模型。模型包括淺、中、深三層,分別對應從地表至新生界底、中生界至結晶基底、結晶基底以下的地殼層,同時,考慮了主斷裂的實際分布及特征。
　　 (2)運用CAE技術建立研究區(qū)三維非線性有限元模型,對現(xiàn)今地應力場進行研究。主要從應力場平面展布、垂向變化規(guī)律、斷裂帶對地應力場分布的影響以及地應力場

3、與地震分布關系等方面進行分析,得到地應力場空間分布規(guī)律。
　　 淺層最大主應力低值區(qū)均位于負向構造單元內,隆起區(qū)值較大,等值線圈閉展現(xiàn)的特征與構造單元相關;隨著深度的增加,界面等值線形態(tài)趨于簡單,與構造單元的對應關系迅速弱化;結晶基底以下的界面,最大主應力主要受重力應力的影響,等值線形態(tài)單一,相對高值和相對低值差別變小。差應力在淺部梯度較大,隨著埋深的增加梯度有所減小。最大主壓應力方位在表層以一致性的近東西向為主要特征;由淺至深

4、主壓應力軸由水平向垂直過渡,殼底以垂直應力的作用表現(xiàn)突出。在郯廬斷裂和張家口-蓬萊斷裂帶位置,差應力和最大主應力都顯示出相對低值和高梯度的特征;斷裂附近的主應力方位發(fā)生了一定程度的偏轉,但幅度較小。研究區(qū)的中強地震主要發(fā)生在高、低應力值的過渡區(qū),剪應力的高值區(qū)或是剪應力的相對高梯度帶。整個區(qū)域深部水平主壓應力軸主體方位為近NW向,與震源機制解結果接近。
　　 (3)采用Hooke-Jeeves優(yōu)化算法與有限元計算相結合的方法開展

5、研究區(qū)地應力場優(yōu)化反演研究。分別選取表層和2km深度,采用二維面面接觸模擬斷層,建立二維有限元模型,由實測值與有限元計算值構建誤差函數(shù)作為優(yōu)化目標函數(shù),通過Hooke-Jeeves優(yōu)化算法逐步調整邊界載荷參數(shù)使誤差函數(shù)趨于極小值,反演得到的具有絕對值意義的應力場分布,能夠較好地與實測數(shù)據(jù)吻合。
　　 (4)基于層次分析法、綜合模糊評判方法等理論,在構造分區(qū)的基礎上,建立快速有效的構造穩(wěn)定性綜合評判模型,評判結果與采用網(wǎng)格密度為0