[發明專利]一種水庫誘發地震概率計算方法

有效

• 申請號: 201610017531.0
• 申請日: 2016-01-12
• 公開（公告）號: CN105631155B
• 公開（公告）日: 2018-11-09
• 發明（設計）人: 魏海;金格飛;廖敏;陳丹蕾;王琳
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種水庫誘發地震概率計算方法，其特征在于：基于斷層面的庫侖應力，建立斷層發震的功能函數，將功能函數中斷層面凝聚力c，斷層面摩擦系數μ，發震部位孔隙水的實際水頭h，坐標面應力σ_ij，坐標面正應力σ_ii，斷層面的方向余弦n_i視為隨機變量；再應用可靠度理論，計算水庫誘發地震的概率；

所述方法的具體步驟如下：

Step1、將斷層面的剪切強度τ_crit與斷層面剪應力τ相減，得到斷層面庫侖應力σ_f：

σ_f＝τ_crit-τ (1)

式中：斷層面的剪切強τ_crit＝c-μ(σ_n+p)，斷層面剪應力c為斷層面凝聚力，μ為斷層面摩擦系數，p為斷層面孔隙水壓力，斷層面正應力σ_n＝σ_ijn_in_j，i、j＝1,2,3代表x、y、z三個方向，斷層面應力i、j＝1,2,3代表x、y、z三個方向；n_i、n_j為斷層面的方向余弦，σ_ij為坐標面應力；

Step2、斷層面孔隙水壓力p：

p＝γ_wh (2)

式中：γ_w為水的重度，發震部位孔隙水的實際水頭h＝ξ(d+H)；ξ為水頭系數，取值為0～1；d為發震部位埋深；H為庫水深度；

Step3、根據斷層面庫侖應力，建立斷層面滑動功能函數：

若功能函數g(X)>0斷層穩定；g(X)＝0斷層處于臨界狀態；g(X)<0斷層滑動；

Step4、誘發地震的概率計算：

將功能函數式(3)中斷層面凝聚力c，斷層面摩擦系數μ，發震部位孔隙水的實際水頭h，坐標面應力σ_ij，坐標面正應力σ_ii，斷層面的方向余弦n_i視為隨機變量；

功能函數g(X)對各變量的偏導數為：

得到功能函數的梯度后，變量的方向余弦α_X為：

式中：ρ_X為X的相關系數矩陣；s_X為X的標準差矩陣；C_X為X的協方差矩陣；

得到功能函數的方向余弦后α_X，通過迭代求解計算可靠指標β，迭代求解過程如下：

①首先選擇初始驗算點x*；

②計算功能函數梯度▽g_X；

③對于非正態變量則需通過JC法或映射法，轉化為當量正態變量，然后通過下式計算；

式中：μ_X為隨機變量的均值；

④利用式(12)計算新的驗算點x*，然后返回第②步再計算，直至前后兩次之差小于允許誤差；

x^*＝μ_X+βs_Xα_X (12)

得到β后，根據標準正態分布函數Ф求出誘發地震的概率p_f：p_f＝Φ(-β)。