渤海海域及鄰區(qū)是中國東部構(gòu)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(gòu)造穩(wěn)定性評價,對該區(qū)內(nèi)動力地質(zhì)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(jié)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(zhì)研究的成果,建立渤海及鄰區(qū)地殼結(jié)構(gòu)模型,并采用有限元技術(shù)、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)地應力場空間分布特征,并進行區(qū)域構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)晶基底、結(jié)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(shù)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與地震分布關(guān)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(gòu)造單元內(nèi),隆起區(qū)值較大,等值線圈閉展現(xiàn)的特征與構(gòu)造單元相關(guān);隨著深度的增加,界面等值線形態(tài)趨于簡單,與構(gòu)造單元的對應關(guān)系迅速弱化;結(jié)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(zhuǎn),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(jié)果接近。 (3)采用Hooke-Jeeves優(yōu)化算法與有限元計算相結(jié)合的方法開展研究區(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(gòu)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(diào)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(gòu)造分區(qū)的基礎上,建立快速有效的構(gòu)造穩(wěn)定性綜合評判模型,評判結(jié)果與采用網(wǎng)格密度為0.25°×0.14°的均勻單元法基本一致,但工作量僅為后者的十六分之一;基于矩陣相似性與差異性思想,引入專家群組評判可信度方法,考慮了專家因知識結(jié)構(gòu)與對問題熟悉程度不同帶來的差異性影響,從而得到基于專家群組評判可信度的構(gòu)造穩(wěn)定性評價,評判結(jié)果更為客觀。
【學位單位】：中國海洋大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2011
【中圖分類】：P736
【部分圖文】：

渤海海域油氣田位置示意圖（部分）

渤海及鄰區(qū)M≥3地震分布

可以分為：現(xiàn)場地應力測量方法、震源機制解方法、地質(zhì)資料分析方法、實驗模擬方法及數(shù)值模擬方法等。（1）現(xiàn)場地應力測量方法① 原地應力測量方法早在上世紀 30 年代，由于工程的需要，在坑道中開展了巖石中原地應力測量，主要是利用應力恢復法進行應力測量。1949 年，奧爾森(Olson)第一次將應力解除法用于巖體應力測量。上世紀 50 年代起，研究者陸續(xù)開展了應力解除法在鉆孔中的應力測量。上世紀 60 年代末 70 年代初，費爾赫斯特和海姆森最早將水壓致裂法用于原位地應力測量（圖 1-3，水壓致裂應力測量原理和方法），且自70 年代初以來，為了測量深部的應力，開展了水壓致裂應力測量，且取得了大量成果。70 年代后期，李方全（1981,1986）等人將這一方法引入我國。近年來發(fā)展起來的預破裂水壓致裂技術(shù)與傳統(tǒng)的水壓致裂技術(shù)相結(jié)合，可以獲得更多的應力狀態(tài)資料，得到三維應力狀態(tài)（Vernik,1992）。此技術(shù)還可以應用于地應力狀態(tài)的重復觀測，了解應力狀態(tài)隨時間的變化過程。
【引證文獻】

相關(guān)博士學位論文 前2條

1 支鵬遙;主動源OBS探測及地殼結(jié)構(gòu)成像研究[D];中國海洋大學;2012年

2 潘軍;渤海OBS-2011深地震探測及深部構(gòu)造成像研究[D];中國海洋大學;2013年

相關(guān)碩士學位論文 前1條

1 何愛妮;西安及鄰區(qū)構(gòu)造穩(wěn)定性評價[D];長安大學;2012年

本文編號：2859802