日本秋田地震(1983年7.7级)引起我国应力场的震时调整变化

本文通过水平分层承压含水层模型,推导出含水层的水头和含水层应力变化之间的定量关系.利用我国在日本秋田地震时有水位阶变的52口井孔的观测资料,通过水井水位的体应变固体潮系数,估算了震时引起我国应力场的调整变化.讨论了这种应力调整时应力增加区和降低区交替出现的可能原因.      

大震前地下水位异常与应力异常区

利用井口水位对潮汐应力的响应，分析了含水层对强震孕育过程中应力变化的响应。结果显示，当含水层的瞬时应力变化值大于临界值时，水位的异常图像为阶变形态；当含水层的瞬时应力变化值小于临界值，但某一时段的累计值大于临界值时，水位的异常图像为缓变形态。而水位异常图像出现的上升或下降形态，取决于井孔含水层系统在大震孕育过程的应力调整再积累阶段所处的构造部位。水位震前异常的特征，源于地震孕育过程中应力异常区的形成。     

由地下水位变化反演大同—阳高6.1级地震前后应力场的动态图像

分析研究了承压含水层应力应变与井水位变化之间的定量关系,得出了井水位变化与含水层应力应变之间的定量关系公式,给出了利用承压井水位变化反演含水层应力变化的两种新方法。利用大同地震前后井水位变化资料,反演了该地震前后大区域应力场的动态调整变化,并形成了时间与空间的演化图像。利用这些图像分析了大同地震前后大区域应力场的动态调整变化特征与可能的机制。     

一种估算地震引起应力场调整的新方法

引言 承压含水层内水井水位的变化可反映含水层孔隙压的变化,而含水层孔隙压的变化与含水层所受的压力状态有密切的关系。地壳内的应力变化有时可影响到含水层所受应力状态发生变化。构造地震的发生,一般看作是地壳内应变的积累,岩体裂隙形成演化的结果。所以在大地震发生时会引起大区域应力场的调整变化。这种应力场的调整变化是     

由地下水位变化反演大同—阳离6.1级地震前后应力场的动态图像

分析研究了承压含水层应力应变与井水位变化之间的定量关系,得出了井水位变化与含水层应力应变之间的定量关系公式,给出了利用承压井水位变化反演含水层应力变化的两种新方法。利用大同地震前后井水位变化资料,反演了该地震前后大区域应力场的动态调整变化,并形成了时间与空间的演化图像。利用这些图像分析了大同地震前后大区域应力场的动态调整变化特征与可能的机制。     

由承压井水位动态反演水井含水层的应力变化

分析了承压井含水层应力场与地壳应力应变之间以及含水层应力应变与井水位之间的定量关系,给出了利用承压不位变化反演含水层应力变化的三种新方法,通过含水层的参数,固体潮效应以及气压效应反演水井含水层的应力变化,讨论了承压井水位反映含水层应力应变的稳定性,并将该反演结果与其它方法的结果进行了比较。     

利用水位阶变资料反演震时应力的调整变化

本文利用我国在日本秋田地震时有水位阶变的65口井孔的观测资料,计算了地震时引起我国应力场的调整变化,应力变化量值从8.7—6.4×10~4Pa。并分析了我国应力场调整时,应力增加区和应力降低区交替出现的可能原因。     

唐山7.8级地震前后地下水位应力场的动态图象

研究了分析了井水位变化与含水层应力应变之间的定量关系,给出了利用承压井水位变化反演含水层应力变化的新方法,利用唐山地震前后井水位变化资料,反演了地震前后大区域应力场的动态调整变化,形成了时间与空间的演化图象,分析了唐山地震前后大区域应力场的动态调整变化特征。     

水井水位的气压效率和降水荷载效率之间的定量关系

本文以完全弹性介质为基础,从弹性理论和地下流体动力学理论导出承压井气压效率和降水荷载效率之间的定量关系。并从弹性理论出发推论得出:气压应力通过含水层上覆地层向含水层传递时,应力的衰减是次要的,可以忽略的。也就是说,在一般气压这样小的变化范围内,水井含水层对气压变化的响应,可以用完全弹性介质来描述它。     

基于数值模拟与含水层垂向应力反演的静乐井水位异常分析

利用数值模拟与含水层垂向应力反演的方法,对降雨与河流荷载作用下静乐井区应力进行定量计算,并从区域应力场与同一构造区其他前兆测项变化特征对2种方法计算结果进行分析。数值模拟结果显示,降雨与河流荷载的共同作用使静乐井所在区域产生的最大垂向位移约为0.7mm,最大垂向应力约为30hPa;同时段静乐井-含水层垂向应力反演结果显示静乐井-含水层最大垂向应力约为79hPa;数值模拟与静乐井-含水层垂向应力反演结果均表明,静乐井水位高值异常与同时段降雨量增多、河流荷载效应增强关系密切,但2种结果存在一定差异。通过可反映井区应力场变化特征的山西地震带3级地震缺震和b值、穿过静乐井的GPS基线、地震矩释放、同一构造单元同时段其他前兆测项与静乐井水位高值异常对比等分析结果可知,2017年静乐井水位高值异常期间井区应力场存在显著异常,推测静乐井水位高值异常除受降雨与河流荷载作用的影响外,也可能受构造活动增强的影响。     

含水层渗透性能变化对水位影响的数值模拟研究

应用有限差分法,对弹性孔隙介质在无水平应力作用情况下的充水过程和充水稳定后部分区域阻塞情况下水头调整过程进行了分析。研究结果显示:就含水层内某一点而言,其水头除与位置和含水层的边界条件有关外,还与它本身及其周围区域的压力传导系数有关;含水层不同程度的阻塞会引起给定点的水位变化,而且不同的阻塞范围对含水层的水头分布和给定点的水头变化有很大的影响。     

由井水位资料反演大同-阳高6.1级地震前后应力场的动态演化过程

利用献[1]给出的用井水位资料反演含水层应力变化的方法和井水位动态观测资料，反演了大同－阳高地震前后大区域应力场的动态变化特征。结果表明：应力场的零值线穿过震中区，地震前，震中区周围应力场发生转向，由正应力区变为负应力区，同时正应力的量值逐渐增大。地震发生后应力场呈缓慢变化。     

断层面上库仑破裂应力变化的相关研究进展

地震的孕育、发生和震后调整被认为是震源区及其邻区的应变积累释放过程.地震引起的静态库仑应力变化可有力地解释余震分布、强震序列等地震观测,并为探索地震发生机制和地震预测提供新的线索.地震学家们多采用弹性位错模型计算同震位错引起的库仑应力变化,以研究余震分布及地震间相互作用;随着流变学的发展,粘弹模型因可以很好的解释大量震后形变观测而被广泛用于断层面上的震后应力调整研究;此外,构造应力加载作用在更长时间尺度上造成断层面的应力积累,基于负位错模型计算震间库仑应力变化为又一研究内容.本文从同震、震后、震间库仑应力变化的角度提炼出断层面上库仑破裂应力变化的大量研究成果,介绍了库仑应力变化的基本计算原理及引起断层面上库仑应力变化的主要原因,论述了通过库仑应力演化来研究地震活动的方法和应用,进一步讨论断层面上库仑应力演化研究存在的问题和近期的进展.     

井水位对气压和潮汐的响应特征与机理研究

井水位作为一种灵敏的体应变仪,是一种重要的前兆观测资料,有望用于提取地下应力和介质变化信息。目前我国已建成较为密集的地震地下水观测井网,积累了大量的波形记录,为建立地下水位变化模型、提取应力及介质变化信息和开展地震预测研究等提供了基础性平台。然而,由于井水位受多种因素影响,水位变化的信噪比很低,从水位中提取含水层物性和应力变化的模型、方法和规律都有待深入研究。本论文围绕井水位对气压和潮汐这两种天然载荷的响应特征与机理开展研究。从中国大陆地震地下水观测井网选取了一些气压和水位较为连续、稳定的台站资料,用于发展井水位微弱信号分析方法;利用汶川地震和芦山地震水位资料,分析同震水位阶变类型,区分动态和静态应力变化的作用;利用全频带气压响应分析井水含水层的承压特性,尝试反演含水层物性;选取潮汐响应敏感的台站,利用水位对潮汐的相位响应进行含水层渗透率变化的分析。研究得出:(1)通过井水位传递函数的多次叠加可以大幅度提高信噪比,首次在一些台站获得了井水位对气压的全频带响应。(2)发展了全频带气压响应拟合反演含水层物性的方法,相对于低频带和几个潮汐频点拟合,全频带拟合可以提高反演的可靠性,降低强能量潮汐频点的影响。分析了含水层的承压状况以及井筒的储集效应,计算获得了承压含水层的压缩系数、孔隙度等参数。(3)汶川地震近场水位阶变主要与静态应力变化有关,而芦山地震400km范围内的井水位同震响应与静态应力变化无关,这种差别可能与地震能量和地质构造等因素有关。(4)无论汶川地震还是芦山地震,不管水位同震变化是上升还是下降,多数台站同震引起的含水层渗透率都增大,表明渗透率的增强可能主要与动态应力有关,而与静态应力变化关系不大。(5)芦山地震引起的水井渗透率增大在震后一年内基本恢复到震前水平,而汶川地震引起泸沽湖井的渗透率增大明显,并在约6年后仍然没有恢复到震前水平,推测该区域在汶川地震中有新的裂隙产生。     

利用华北地区承压井水位资料反演含水层体应变

承压井水位的变化反映了含水层孔隙压力的变化,而含水层孔隙压力的变化与含水层所受的压力状态有密切的关系。本文利用华北地区反应固体潮较好的承压井水位资料,通过计算各井孔的潮汐因子并提取有效的水位趋势信息,反演了华北地区现有承压井孔含水层体应变,并绘制了2009~2012年半年尺度的等值线图。结果显示,本文计算结果能在一定程度上反映出华北地区深层的应力应变状态。     

根据井水位阶变反演含水层应力变化的三种方法的对比

本文概述了利用理论模型和水井气压效应及固体潮效应三种反演含水层应力变化的方法。分别给出了这三种井水位阶变与其含水层所受的应力之间的定量关系,讨论了这三个方法的可行性和优缺点。     

垃圾填埋场渗滤液污染地下含水层及修复过程的三维动态监测实验

为实现垃圾填埋场渗滤液在地下含水层中动态扩散及污染层修复过程的实时监测,利用自行设计的三维电学观测系统开展了室内相关监测实验.实验表明渗滤液在含水层中的扩散过程会引起不同时期实测电剖面上低阻异常区的动态变化.对比分析这种变化特征可确定渗滤液扩散区的污染程度、扩散速度及扩散方向.在注水修复过程中,扩散区污染物含量的降低会引起对应区域实测视电阻率值的升高和异常区范围的变化.实验结果对于实现垃圾渗滤液污染地下含水层现状调查及动态监测具有重要意义.     

地下水动态映震机制的试验与观测研究

本文根据一系列室内外试验与观测研究结果,论述了震前地下水位动态异常信息形成的四个基本环节:①地壳应力活动与含水层应力状态的变化,②含水层变形破坏与孔隙压力的变化;③孔压变化信息在井—含水层系统中的传递;④孔压变化信息在井孔地下水动态中的表现。在此基础上,提出了地下水动态映震特性的若干观点。     

福建永春桃东井水位同震响应特征及记震能力分析

利用福建永春桃东观测井2004—2013年的数字化水位资料,分析该井的同震响应变化特征,同时结合该区的降雨及地震活动性资料,分析该井的水位变化动态和井孔水位的记震能力变化得到以下主要结论:永春桃东井水位的同震响应特征主要表现为震荡型、震荡-上升型和阶升型,且以震荡型为主;井水位同震变化幅度主要随震级增大而增大,随井震距增大而减小,三者之间呈现出良好的相关性;在2006—2007年该井水位呈现出高值现象,可能反映了该区域构造应力活动在该时段增强的迹象,具有一定的前兆性质;该井水位记震能力在2007年8月29日永春4.6级地震前后存在一个明显的变化,记震能力显著增强。震源机制解表明,该井在震时处于压应力范围区内,震后可能随着井区所在范围压应力的减弱,张应力的增强,井-含水层系统导水能力增强,从而使得含水层对地震波响应能力增强。     

小江断裂带中段和南段井水位变化与形变分析

应用井孔-裂隙、微裂隙(孔隙)水流交换产生的潮汐水位-固体潮的位相差和振幅变化理论,结合井水位变化,分析小江断裂带中段和南段的形变特征.裂隙承压含水层条件下,地震波和构造应力引起的形变能够引起潮汐水位分波位相差和振幅的变化.地震波引起含水层与井孔之间水流交换增大,疏通裂隙而使渗透率增大,震后井水位潮汐分波相位差提前,其后裂隙内沉积物重新堵塞裂隙,渗透率降低,位相差逐渐下降.位相差的长期趋势性变化反映出含水层在构造应力作用下的应变信息.小江断裂带中段和南段形变变化不同.断裂带中段地区,观测井位相差和振幅趋势性下降,表明该区段不仅有走滑特性,并且具有挤压特征.小江断裂带与红河断裂带交会地区观测井振幅和位相差稳定,表明该区域没有受到明显的挤压,形变不明显.