洞体应变观测中荷载干扰实例分析

2012年以来,河北省易县地震台SS-Y型伸缩仪NE向观测曲线转折异常,调查发现,该台周边采石场荷载变化可能是导致数据变化的原因。因此,利用三维实体结构有限元模型,结合荷载变化与地应变异常时间进行对比分析,结果表明:计算得到的伸缩仪NE向年变幅理论值为2.62×10~(-7),而实际观测异常年变幅为4.08×10~(-7),实测应变值几乎是理论值的2倍,可见应变异常变化与采石造成的荷载变化有关。     

德令哈地震台分量钻孔应变干扰分析

使用德令哈地震台钻孔水位和黑石山水库水位记录数据,与德令哈钻孔应变观测数据进行相关分析;采用集中载荷模型计算水库负载作用对钻孔应变观测的理论干扰值,与实际观测值进行对比。结果显示,水库蓄水对钻孔应变观测造成严重干扰;水库负载作用与渗透作用对钻孔应变观测影响较小,水库水位变化导致周围岩体所受水压作用出现变化,可能是影响钻孔应变观测的主要因素。     

双衬套钻孔应变测量的计算

本文讨论了在双层衬套钻孔中进行地壳应变测量的有关问题,阐述了钻孔径向测量的物理意义。推导了在外应力作用下,钻孔衬套内壁的径向位移和体积应变的计算公式,以及在起潮力作用下,双衬套钻孔中应变理论值的计算方法。同时,还给出了依据水平面内三个不同向元件的测值变化,求取被测地区附加主应力大小和方向的计算公式。     

华东地区钻孔体应变对飑线天气过程响应的特征与机制

2018年3月4日华东地区爆发了一次强飑线天气过程, 为揭示过境区域钻孔体应变对该飑线生命史期间的响应特征与机制, 本文结合多普勒天气雷达和地面气象站数据, 系统分析了南昌、 黄山、 湖州和岱山等4个钻孔体应变台的观测记录。 结果表明: ① 飑线过境时的气压突变是引起体应变显著变化的主因, 由此引起最大的体应变量为16.2×10^-9; ② 气压涌升幅度与体应变的弹性压缩量具有较好的线性关系, 两者变化的周期较一致, 为26~74 min, 而气压影响系数高达5.0×10^-9/hPa; ③ 各台对飑线的响应能力较好, 而且在时间、 空间和强度上, 体应变变化能较好地呈现飑线的演变过程和传播特征。 以上结果, 不仅有助于科学识别飑线所引起单台或多台体应变异常变化的物理本质; 还能为短周期气压效应的改正模型提供实证依据。     

地震地球物理观测台网地应变数据集

作为地壳形变监测的一种手段,地应变观测可监测微尺度下的地表应变变化,其分辨率一般为10-9。目前地震地球物理观测台网在网运行的洞体应变观测台站有111个,分量钻孔应变观测站59个,钻孔体应变测站有68个,产出数据包括原始观测数据、台站预处理数据和产品数据,可为地震研究、地球动力学研究提供重要的数据支撑。     

基于四分量钻孔应变的天山中段地区构造应变变化

根据钻孔应变观测理论，利用巴仑台、库米什和小泉沟分量钻孔应变观测数据定量计算测区附近构造应变变化。结果显示，三个台站的最大-最小主应变、面应变和剪应变的应变速率相对恒定，主方向大体不变；巴仑台附近区域受张-压应力相互作用，主压应变方向为N22°W,库米什台附近区域受拉张应力作用，主张应变方向为N8°E;小泉沟台附近区域受压应力作用，主压应变方向约为N46°W;精河M_S6.6地震前巴仑台和小泉沟的应变变化速率明显高于平均水平，均呈现在压缩背景下的应变加速变化异常，可以为应变资料同类异常的识别和判定提供参考。     

山东数字化钻孔体应变观测的干扰异常分析

在系统分析山东钻孔体应变与辅助观测资料的基础上,结合台站工作日志对引起钻孔体应变观测曲线出现波动性短时异常变化的干扰因素进行了分析讨论,结果表明:钻孔体应变的短时波动性变化主要为气压、降雨、地下水位、施工和电源等的干扰影响;这些干扰影响不能通过相关分析完全剔除,需定量与具体情况定性相结合分析;气压、降雨和地下水位的影响程度与钻孔地质条件密切相关,有破碎带的钻孔受干扰影响相对较大。     

原地应力对钻孔应变耦合系数的影响分析

利用4层介质耦合钻孔模型,研究该模型中耦合介质弹性参数变化对钻孔应变耦合系数的影响。计算结果表明:在钻孔耦合介质中,弹性层等效弹性模量变化对面应变耦合系数的影响大于对差应变的影响,与观测结果对比,分析发现面应变耦合系数观测值存在明显非均匀性,而且其大小与台站的背景应力场存在对应关系。     

仪器标定格值变化对钻孔应变观测数据的影响

以巴南地震台钻孔应变某一时段观测资料异常变化为例,指出观测仪器元件标定格值是影响钻孔应变观测数据的重要参数,与固体潮汐幅度成反比例关系,且格值变化也可能是改变钻孔应变趋势形态的一种因素。文中分析格值与应变观测数据之间的物理机制,校正恢复异常时段观测曲线,为钻孔应变异常干扰识别工作提供参考。     

张掖MS 5.0级地震前高台钻孔应变异常变化研究

张掖MS 5.0级地震前,高台分量式钻孔应变出现了显著的异常变化,排除供电、调零、气压等影响观测数据的干扰因素,研究发现该异常可能是地震前兆异常.利用离散小波分解、超限率、应变变化过程和方位角变化等分析方法提取异常,综合分析发现:NE分量和NW分量出现了破年变低值异常,NE分量较往年最低点达到-64745.46×10-8,超出同期2013—2018年年变均值54.38％,NW分量数据最低点达到最低值-65663.8×10-8,最大超出同期2013—2018年年变均值17.68％;求解(ε1,ε2,φ)后,半长轴ε2持续缓慢增大,半短轴ε1加速增大张力增强,达到最大值26814.1×10-8,后张力加速减小至6441.6×10-8,震后应力逐步恢复至同期均值大小.方位角φ出现大幅偏转;替换量的差分曲线、小波分解曲线、超限率曲线在4月至8月出现明显毛刺增加现象.地震前兆异常明显,异常信息可靠.     

新疆钻孔体应变资料提取地球自由振荡研究

基于功率谱方法，利用新疆铁门关台、温泉台、乌什台3套钻孔体应变资料提取2011年3月11日日本9.0级地震激发的地球自由振荡信息，将观测值频率与PREM模型理论值进行对比分析。结果表明，实测值与理论值基本一致，验证了PREM模型的准确性，显示出利用体应变资料提取地球自由振荡信息的可行性。3个台提取结果显示出一些共性和差异，与震源条件及钻孔所处地质构造有关。     

2017年8月9日精河MS6.6地震前钻孔应变异常特征分析

利用形态分析法对天山中段钻孔应变资料进行分析,认为2017年8月9日新疆精河M_S6.6地震前天山中段钻孔应变出现明显的短期异常及临震异常。研究结果表明,精河地震发生前,天山中段9套钻孔应变资料中有5套出现异常现象,其中,2项短期异常,3项临震异常;异常特征主要表现为压缩-拉张变化、压缩速率变快、高频抖动信息、规律性脉冲及周期性台阶变化等;钻孔应变异常中,如果多套钻孔应变资料在同一时间段均出现异常,要重点关注极大应变方向重合区域;此次震前异常出现的时间顺序在空间上与天山中段断裂走向基本一致。     

格尔木地震台钻孔应变仪映震性能分析

利用格尔木钻孔应变可靠的观测资料,通过分析典型震例前的分量日均值、差应变、日分钟值曲线变化特征,发现M≥7地震前有中短期异常,M≥6地震前有短临异常。通过分析震时分钟值曲线变化特征,发现钻孔应变仪同震阶变明显,两次海西地震的阶变幅度不尽相同。     

青岛钻孔体应变短时畸变分析

在分析青岛钻孔体应变干扰的基础上,对青岛钻孔体应变出现的短时畸变进行了统计分析.结果表明,青岛钻孔体应变短时畸变可能是钻孔岩壁岩块掉落引起的张性异常,不是地震前兆异常;短时畸变与气压短时突变波动引起的信号均包含有2 min～5 min周期信号,比正常时多了5 min 的周期信号,两者的高频信号幅值相同,约为正常的1.5倍;气压的短时突变可引起青岛体应变观测出现固体潮同步波动畸变和曲线加粗变化.     

井水位对地壳应力-应变响应灵敏度的研究

从丰镇井水位的潮汐效应、地表水体荷载效应与列车荷载效应分别计算出井水位对各类应力 应变的响应灵敏度,其结果分别是6.6×10-9体应变/mm、9.6×10-7体应变/mm与1.0×10-2体应变/mm;在此基础上,推算出该井水位在张北地震前60mm的缓升型异常相应的含水层应变与应力前兆的量级为5.76×10-5体应变与2.3kPa。     

钻孔耦合对体应变观测的影响分析

利用三层厚壁筒组合模型,给出不同类型体应变的相互转换关系,分析模型参数变化对3类体应变仪观测的影响。通过对全国60多个台站的体应变观测资料分析,发现钻孔的气压系数与潮汐因子无简单对应关系。利用固体潮标定不同台站的体应变到统一系统的体应变,结果表明,多数台站存在体应变潮汐因子观测值比理论值明显偏小现象,推测可能与钻孔存在非完全耦合有关。     

乌什地震台钻孔应变震前异常特征

新疆乌什地震台分量式钻孔应变观测以来,300 km范围内的2次6级地震和150 km区域内的1次5级地震前,存在较为显著的短期异常。异常特征表现为震前15~24天,4个分量中的两个或两个以上分量张应变或压应变速率同时增大,加速变化后期或结束后7天内发震;震前应变加速且反向,震后应变方向恢复;震前张、压加速应变交替变化。还对乌什钻孔应变与水位观测震前异常变化形态进行了对比分析。     

不同周期气压波对钻孔体应变仪观测结果的影响

应用相关分析与谱分析方法,研究了天津宝坻、北京东三旗和河北张家口台2003～2006年钻孔体应变与气压之间的关系。分析结果表明,同一台站不同周期的气压波与体应变具有不尽相同的关系,如宝坻台年周期体应变与气压负相关,回归系数为-13.35×10-11/Pa,滞后气压变化62.15天;月周期和日、半日周期体应变与气压均呈同步、线性、正相关关系,回归系数平均值分别为7.489×10-11/Pa和6.301×10-11/Pa。不同台站日、半日周期和月周期气压波对体应变的影响较为接近,而与年周期相比差异较大。根据岩石力学和弹性力学原理,进一步探讨了不同周期气压波与体应变相关性存在差异的原因。     

台风“利奇马”对钻孔体应变的扰动分析——以浙江地区为例

利用台风“利奇马”过境浙江期间,岱山地震台、东阳地震台钻孔体应变数据,采用数据滤波和线性回归等方法,分析了这2个台站钻孔体应变对台风的响应特征。结果表明,东阳地震台受台风引起的低气压的影响,钻孔体应变与气压同步变化;而岱山地震台受低气压和降水的共同影响,钻孔体应变与气压在变化的相关性和同步性上均有差异。气压和降水导致钻孔体应变的变化量可以通过负载力学模型进行估算求解。     

用固体潮观测资料将钻孔应变变化换算为地层的应力变化

利用钻孔应变观测值中潮汐频段部分和钻孔岩芯的弹性系数,将钻孔应变换算为地层应力的格值,用此格值可将钻孔应变的非潮汐变化换算成该地地层的非潮汐应力变化。从潮汐模型研究和潮汐观测结果来看,勒夫数受地球在结构的影响,空间变化不大,据此可用勒夫数的模型值去求定标应力。由钻孔应变观测值求定钻孔应变的面应力系数和差应力系数,而不必知道耦合介质的力学性能。探头周围介质若非各向同性时,应力系数可用椭圆的解析式拟合