[发明专利]一种水库诱发地震概率计算方法

摘要

本发明涉及一种水库诱发地震概率计算方法，属于水库诱发地震分析领域。本发明基于断层面的库仑应力，建立断层发震的功能函数，将功能函数中断层面凝聚力，断层面摩擦系数，发震部位孔隙水的实际水头，坐标面应力，坐标面正应力，断层面的方向余弦视为随机变量；再应用可靠度理论，计算水库诱发地震的概率。本发明将影响水库诱发地震的因素视为随机变量，分析其分布类型；再运用广泛采用的库仑应力理论分析断层面应力变化，并基于可靠度理论计算水库诱发地震的概率，为分析水库诱发地震提供新思路。

主权项

1.一种水库诱发地震概率计算方法，其特征在于：基于断层面的库仑应力，建立断层发震的功能函数，将功能函数中断层面凝聚力c，断层面摩擦系数μ，发震部位孔隙水的实际水头h，坐标面应力σij，坐标面正应力σii，断层面的方向余弦ni视为随机变量；再应用可靠度理论，计算水库诱发地震的概率；所述方法的具体步骤如下：Step1、将断层面的剪切强度τcrit与断层面剪应力τ相减，得到断层面库仑应力σf：σf＝τcrit‑τ     (1)式中：断层面的剪切强τ_crit＝c‑μ(σ_n+p)，断层面剪应力c为断层面凝聚力，μ为断层面摩擦系数，p为断层面孔隙水压力，断层面正应力σ_n＝σ_ijn_in_j，i、j＝1,2,3代表x、y、z三个方向，断层面应力i、j＝1,2,3代表x、y、z三个方向；n_i、n_j为断层面的方向余弦，σ_ij为坐标面应力；Step2、断层面孔隙水压力p：p＝γwh      (2)式中：γw为水的重度，发震部位孔隙水的实际水头h＝ξ(d+H)；ξ为水头系数，取值为0～1；d为发震部位埋深；H为库水深度；Step3、根据断层面库仑应力，建立断层面滑动功能函数：若功能函数g(X)>0断层稳定；g(X)＝0断层处于临界状态；g(X)<0断层滑动；Step4、诱发地震的概率计算：将功能函数式(3)中断层面凝聚力c，断层面摩擦系数μ，发震部位孔隙水的实际水头h，坐标面应力σij，坐标面正应力σii，断层面的方向余弦ni视为随机变量；功能函数g(X)对各变量的偏导数为：得到功能函数的梯度后，变量的方向余弦αX为：式中：ρX为X的相关系数矩阵；sX为X的标准差矩阵；CX为X的协方差矩阵；得到功能函数的方向余弦后αX，通过迭代求解计算可靠指标β，迭代求解过程如下：①首先选择初始验算点x*；②计算功能函数梯度▽gX；③对于非正态变量则需通过JC法或映射法，转化为当量正态变量，然后通过下式计算；式中：μX为随机变量的均值；④利用式(12)计算新的验算点x*，然后返回第②步再计算，直至前后两次之差小于允许误差；x*＝μX+βsXαX     (12)得到β后，根据标准正态分布函数Ф求出诱发地震的概率pf：pf＝Φ(‑β)。