渤海及邻区地应力场分析及构造稳定性评价

发布时间：2020-10-28 07:47

　　 渤海海域及邻区是中国东部构造活动最为强烈的地区之一,同时也是海、陆油气开发等工程的集中区域。因此,研究渤海及邻区地应力场分布规律,并开展构造稳定性评价,对该区内动力地质灾害预报、评价及海洋工程安全建设都具有重要的实际参考意义。 论文基于较为详实的地球物理资料,结合渤海及邻区地应力实测资料,综合区域动力学背景和基础地质研究的成果,建立渤海及邻区地壳结构模型,并采用有限元技术、最优化理论等对现今地应力场进行研究,得到研究区地应力场空间分布特征,并进行区域构造稳定性的模糊综合评判。主要研究工作及成果如下: (1)建立研究区深至Moho面的合理三维地壳结构模型。模型包括浅、中、深三层,分别对应从地表至新生界底、中生界至结晶基底、结晶基底以下的地壳层,同时,考虑了主断裂的实际分布及特征。 (2)运用CAE技术建立研究区三维非线性有限元模型,对现今地应力场进行研究。主要从应力场平面展布、垂向变化规律、断裂带对地应力场分布的影响以及地应力场与地震分布关系等方面进行分析,得到地应力场空间分布规律。 浅层最大主应力低值区均位于负向构造单元内,隆起区值较大,等值线圈闭展现的特征与构造单元相关;随着深度的增加,界面等值线形态趋于简单,与构造单元的对应关系迅速弱化;结晶基底以下的界面,最大主应力主要受重力应力的影响,等值线形态单一,相对高值和相对低值差别变小。差应力在浅部梯度较大,随着埋深的增加梯度有所减小。最大主压应力方位在表层以一致性的近东西向为主要特征;由浅至深主压应力轴由水平向垂直过渡,壳底以垂直应力的作用表现突出。 在郯庐断裂和张家口-蓬莱断裂带位置,差应力和最大主应力都显示出相对低值和高梯度的特征;断裂附近的主应力方位发生了一定程度的偏转,但幅度较小。研究区的中强地震主要发生在高、低应力值的过渡区,剪应力的高值区或是剪应力的相对高梯度带。整个区域深部水平主压应力轴主体方位为近NW向,与震源机制解结果接近。 (3)采用Hooke-Jeeves优化算法与有限元计算相结合的方法开展研究区地应力场优化反演研究。分别选取表层和2km深度,采用二维面面接触模拟断层,建立二维有限元模型,由实测值与有限元计算值构建误差函数作为优化目标函数,通过Hooke-Jeeves优化算法逐步调整边界载荷参数使误差函数趋于极小值,反演得到的具有绝对值意义的应力场分布,能够较好地与实测数据吻合。 (4)基于层次分析法、综合模糊评判方法等理论,在构造分区的基础上,建立快速有效的构造稳定性综合评判模型,评判结果与采用网格密度为0.25°×0.14°的均匀单元法基本一致,但工作量仅为后者的十六分之一;基于矩阵相似性与差异性思想,引入专家群组评判可信度方法,考虑了专家因知识结构与对问题熟悉程度不同带来的差异性影响,从而得到基于专家群组评判可信度的构造稳定性评价,评判结果更为客观。
【学位单位】：中国海洋大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2011
【中图分类】：P736
【部分图文】：

渤海海域油气田位置示意图（部分）

渤海及邻区M≥3地震分布

可以分为：现场地应力测量方法、震源机制解方法、地质资料分析方法、实验模拟方法及数值模拟方法等。（1）现场地应力测量方法① 原地应力测量方法早在上世纪 30 年代，由于工程的需要，在坑道中开展了岩石中原地应力测量，主要是利用应力恢复法进行应力测量。1949 年，奥尔森(Olson)第一次将应力解除法用于岩体应力测量。上世纪 50 年代起，研究者陆续开展了应力解除法在钻孔中的应力测量。上世纪 60 年代末 70 年代初，费尔赫斯特和海姆森最早将水压致裂法用于原位地应力测量（图 1-3，水压致裂应力测量原理和方法），且自70 年代初以来，为了测量深部的应力，开展了水压致裂应力测量，且取得了大量成果。70 年代后期，李方全（1981,1986）等人将这一方法引入我国。近年来发展起来的预破裂水压致裂技术与传统的水压致裂技术相结合，可以获得更多的应力状态资料，得到三维应力状态（Vernik,1992）。此技术还可以应用于地应力状态的重复观测，了解应力状态随时间的变化过程。
【引证文献】

相关博士学位论文 前2条

1 支鹏遥;主动源OBS探测及地壳结构成像研究[D];中国海洋大学;2012年

2 潘军;渤海OBS-2011深地震探测及深部构造成像研究[D];中国海洋大学;2013年

相关硕士学位论文 前1条

1 何爱妮;西安及邻区构造稳定性评价[D];长安大学;2012年

本文编号：2859802