利用GPS与InSAR研究西安现今地面沉降与地裂缝时空演化特征

西安孕育严重的地面沉降及地裂缝灾害,严重制约着城市的现代化发展,本文采用GPS精密定位和InSAR遥感差分技术对西安地面沉降和地裂缝进行变形监测与分析,获取了西安地面沉降与地裂缝整体变形现状的珍贵信息,通过对这些变形信息的研究分析,揭示了西安现今地面沉降与地裂缝时空演化特征和机理：随着停止或限采地下水,西安地面沉降量级由20世纪90年代中期的最大年沉降速率20～30 cm/a减少到不足10 cm/a,且超过60%的沉降区域的年沉降速率已由90年代中期的5~8 cm/a减少到不足2 cm/a;原有的沉降中心大部分已不存在或大大减小;地裂缝在时空活动与分布上与地面沉降存在明显的关联性;地面沉降和地裂缝随着西安高新区的建设向南、西南、东南逐步扩展.     

鹤岗煤矿矿震与区域天然地震活动相关性分析

应用地震学方法，详细讨论了鹤岗矿震活动与区域天然地震的联系和区别。认为在东北地区第五个地震活跃期的影响下，在区域应力场和矿区构造应力场的作用下，鹤岗矿震活动明显增强。     

太原盆地地面沉降时序InSAR监测与季节性变形小波分析

太原盆地长期过量超采地下水,区域地下水位持续下降,导致了严重的地面沉降. 地面沉降的时空演变特征与地下水位的动态演化具有很强的相关性. 本文使用2015—2020年的Sentinel-1卫星数据进行时序SBAS-InSAR处理,获取了太原盆地地表形变速率和时间序列,并采用季节性形变模型分离形变时间序列中的线性趋势和季节性周期信号. 基于小波变换分析方法,定量分析了地表沉降与地下水位的周期演化特征以及两者之间的时间滞后关系. 研究发现：(1)地面沉降主要发生在太原盆地中部(小店—清徐—交城—祁县—太谷一带,速率达到-70.0 mm·a^-1)、西侧边山(清徐—交城一带,速率达到-63.4 mm·a^-1)和南部(孝义—介休一带,速率达到-72.2 mm·a^-1);(2)由于地下水压采和“引黄入晋”引水工程等一系列水资源管理措施的实施,太原市区地下水位回升,地面由沉降转变为抬升,整体抬升速率约9 mm·a^-1;(3)太原盆地中部(清徐—祁县—太谷一带)地表形变随着地下水位的季节性“开采—补给”作用而呈现出明显的“沉降—反弹”周期变化特征,年周期形变振幅达到26.2 mm;(4)盆地内季节性地表形变和地下水位变化之间的时间滞后关系不明显(仅为22天),说明该区域低渗透粘土对延缓含水层系统压实的影响有限. 本文结果可为太原盆地地面沉降防控和水资源可持续开采利用方案的制定提供科学依据.

     

DInSAR与SBAS InSAR矿区地面沉降监测能力对比分析与验证

DInSAR与SBAS InSAR是目前常用于矿区地面沉降监测的两种InSAR技术.以山东济南某矿区地面沉降为研究对象,利用DInSAR、SBAS InSAR对覆盖该矿区的28景Sentinel-1A SAR影像进行处理,获取2018年07月至2019年06月期间的矿区地面沉降信息,利用矿区工作面开采信息与同时期水准监测数据,定性和定量地对比、分析和验证了这两种InSAR技术的矿区地面沉降监测精度和能力.研究发现,在沉降边缘区域,DInSAR和SBAS InSAR的监测结果与水准监测结果之间的差异较小,能较好反映矿区沉降的实际情况,而在沉降中心区域,二者的监测结果与水准监测结果有较大差异,监测能力不足.相比较而言,DInSAR技术在矿区沉降中心的快速大形变监测中更可靠,SBAS InSAR技术在矿区周边缓慢微小形变监测中精度更高.DInSAR和SBAS InSAR监测到的沉降值与水准监测结果之间的绝对差值曲线呈现出沉降漏斗边缘小、中心大的特征,这一发现可为后续研究DInSAR和SBAS InSAR监测结果的校正方法提供重要参考.     

长波辐射时空序列剖面中震兆特征的研究

做出了３２°～４０°Ｎ,８９°～１０５°Ｅ范围内各经纬度结点１９８９年７月～１９９６年１２月长波辐射（ＯＬＲ）月距平值曲线．将各结点的曲线图按经纬度排列起来,构成ＯＬＲ时空序列剖面图．根据对这些剖面图的分析,研究了强震前ＯＬＲ的变化特征．结果表明,强震前１～４个月震中附近结点ＯＬＲ曲线变化出现异常,表现为反向变化或振荡型．有的地震前异常的空间展布呈条带状．     

浅析水文地质特征对城镇地面沉降的影响

地面沉降影响着城镇地区交通设施、建筑物地面管道的安全,带来较大的财产损失。地面沉降现已经成为了21世纪全世界所要面临的主要地质灾害之一,在我国,地面沉降严重的影响了经济社会可持续发展。针对这个问题,本文对地面沉降产生的原因进行调查,根据城镇地面沉降提出了相应的解决办法。     

利用时序InSAR技术监测南水进京后北京平原地区的地面沉降

南水北调项目的 开通,使北京市的用水结构发生明显改变,北京平原地区的地下水开采量相对减少.本文旨在利用时序InSAR技术对覆盖北京平原地区的升轨Sentinel-1A数据进行处理,分析南水进京后北京平原地区地面沉降的变化特征.结果 表明:(1)2017年5月到2019年12月北京朝阳地区与通州地区的最大年沉降速率分别为...     

1997-2003年新疆伽师地震序列时空分布研究

分析研究了伽师地震序列目录。分析结果表明：①1997-2003年伽师地震分为3个发震阶段,不同阶段具有各自的活动特点,第一阶段6级地震频次高,第二阶段5级地震频次高,第三阶段地震强度大,高b值是伽师序列明显起伏前的主要特征;②伽师6级地震经历了由西南向北东再向东南的发展过程,1997年4月16日前发生的6级地震余震分布倾向性不显著,其后发生的6级地震的余震大都分布在主震南侧,2003年2月24日伽师6．8级地震余震分布形态与以往6级地震明显不同,这可能与该区特殊的构造条件有关;③1998年以前伽师6级地震余震扩展不明显,1998年8月27日6级地震余震已显现出扩展趋势,2003年2月24日6级地震余震扩展显著;④伽师强震群6级地震震源深度介于17—31km范围,1997年4月16日后震源深度维持在27km左右范围,表明伽师序列初始破裂从上地壳开始,而优势破裂深度在中地壳;⑤伽师地震整体上表现出由浅到深的分布特征,3个活动阶段5级地震也具有这种特征,多数5级以上地震的震源深度正是震区高速体存在区。     

青藏亚板块强震时空演化特征研究

以中国大陆及邻区的亚板块分区为基础,研究了1900~2005年间青藏亚板块区内7级强震活动的时空演化特征。结果表明:在时间序列上,7级强震活动可划分为5个活跃期和4个平静期。活跃期持续时间平均为(12±3)年,7级强震的平均频度为8.5次,80%的活跃期最大地震震级达8级以上;平静期持续时间平均为7年,前3个平静期较短,仅4~7年。在空间演化特征上,活跃期内存在A、B两类平静区。此外,在35°N纬线附近存在东西响应迁移区,26°N纬线以南的云南地区有7级强震由南向北迁移轮回的现象。沿东西和南北方向,将研究区分为东、中、西三部分和北、中、南三段进行研究,发现主体活动区的地震活动存在由东部→西部→中部→东部,以及由北段→中段→南段→北段的迁移轮回现象。根据上述特征,对青藏亚板块下一活跃期可能的开始时间、主体活动区及强震发生的地点进行了预测。     

GNSS影像及其时空特征初探

地壳垂向形变在连续空间和时间域内呈现显著特征,探求其时空变化特征有助于理解地球物理过程,为研究地球内部相互作用机制提供支持.本文使用美国西部地区PBO与中国大陆CMONOC两个GNSS网测站的坐标时间序列,通过基于中位数并顾及年际差异的非参数方法（MIDAS方法）估计测站的速度与不确定性;建立空间结构函数（SSF）并确定区域内各测站间的相对关系;以此为基础,构建顾及空间结构的滤波器（MSF）以剔除粗差,增强区域共性;最后,基于MSF与图像处理技术对速度场进行空间加密,生成了研究区域空间内连续的地壳垂向形变图,即区域GNSS影像.随后,针对两个研究区域,分别利用MSF验证实验与棋盘格检测验证了GNSS成像方法的合理性及生成GNSS影像的可靠性;并通过对比使用顾及空间结构滤波前后的各测站速度与不确定性生成的GNSS影像,验证了顾及空间结构的滤波方法在GNSS影像生成中的必要性,并分析了其中存在过度平滑与规则圆弧状突变边缘的问题,讨论了可能的解决方案.最终,将两区域GNSS影像结果与已有的大地测量学及地球动力学结果进行了对比,发现美国西部地区的GNSS影像正确反映出了海岸山脉以峰值速度为2 mm·a^-1,内华达山脉以峰值速度为3 mm·a^-1,以及赫布根湖地区以峰值速度为1.5 mm·a^-1隆升;洛杉矶地区（峰值速度为-2.5 mm·a^-1）,维多利亚河及其河谷地区（速度为-1.5 mm·a^-1）,以及蛇河平原东部、蒙大拿州西南部（速度为-1 mm·a^-1左右）的沉降运动;中国大陆的GNSS影像同样反映出喜马拉雅山脉与青藏高原南部（速度呈现为1.0 mm·a^-1）,华北地块与天山地块（速度为1.5 mm·a^-1与0.3~0.6 mm·a^-1）等典型区域的隆升;长江下游地区以苏锡常地区（速度为-2.1 mm·a^-1）为中心,向外速度逐渐减小的沉降运动,以及华南地区（速度呈现为-0.6~-1.5 mm·a^-1）、东北地区（速度呈现为-0.6~-1.5 mm·a^-1）、塔里木盆地（速度呈现为-1.2 mm·a^-1）等区域的沉降运动.因此,本文认为GNSS影像具有合理性与正确性,有助于地壳垂向形变的整体时空分布特征研究.

     

昆明市地面沉降发展过程及其特征

利用1979－1998年昆明市地面沉降监测资料分析昆明市南部地区，即二环南路以南地区大面积地面沉降。该地区形成两个明显的漏斗形沉降区，一个是以小板桥为中心的沉降区，其中在朱家村、巫家坝机场、广卫村、小喜村、六甲、官渡等地较为明显，在沉降中心（小板桥）沉降量达227．5mm(1985-1998年），平均下沉速率在17mm/a左右，最大达30.00mm/a；另一个沉降中心在海埂以北的河尾村、渔户村一逞地区，没降中心的沉降量达100．4mm(1993-1997年），下沉速度达到25．1mm/a。对昆明市地面沉降现象与古滇池松软的湖相沉积、局部地区的地下水资源长期超采以及该地区强震活动的因果关系进行了初步探讨。     

采煤沉陷区输电铁塔复合防护板基础抗变形性能及其板厚取值研究

以某采煤沉陷区内的典型输电铁塔及其复合防护板基础工程为背景,考虑地基-基础-上部铁塔结构的共同作用,对不同板厚复合防护板基础的抗采动变形性能进行了研究,并引入＂保护作用＂的概念,对独立基础和复合防护板基础的抗变形性能进行了分析。研究表明,设置复合防护板后,与独立基础相比,可明显减少铁塔支座的水平位移及上部结构的应力,支座位移与结构应力随着复合大板厚度的增大而减小,其减小的幅度随着板厚的增大而趋缓,当板厚达到一定数值以后几乎不再减小。提出的复合防护板的厚度可取铁塔基础长向根开的1/45～1/35的建议,以供采煤沉陷区内复合防护板基础的设计参考。     

考虑土体性质的黄土震陷灾害区域性特征

本研究在通渭、兰州、西吉、宝鸡、西安等多个西北典型黄土震陷灾害场地获取原状土样,通过对密度、含水率、孔隙比、塑液限等物理指标的测试,分析其与土体震陷性的关系;通过动弹性模量和阻尼比、动强度、震陷等室内动力特性试验,并结合大量前人研究资料,分析土体性质对岩土震陷灾害的区域性影响。结果表明：1）震陷系数与单一土体物性参数呈正相关或负相关关系,六盘山以西和以东的黄土震陷特性反映了明显的地区变化规律,在相同地震荷载作用下震害东轻西重;2）随着时间的推移,人类的活动增加,改变了土的含水率,导致土体上覆压力增大,在上覆压力的作用下,土体的初始孔隙数量有所减少,其固结程度越来越好,宏观表现为土体的易损性即震陷性减小。     

密集台网微震定位技术在矿山开采动态监测中的应用研究

利用河南新密超化镇某矿区布设的密集临时地震台网观测资料,通过微震震源精确定位手段,实现强干扰背景下该地区某煤矿地下开采面的定位追踪试验研究。微震定位后,爆破点位置的水平精度为±70m,垂直精度为±500m。试验研究结果表明,利用高密度数字地震台网资料,可较为准确地监测矿山地下开采面的动态变化,从而实现对矿产资源越界开采和小矿非法开采的有效制约和监督。同时,本次试验结果显示地震台网的监测控制范围受爆炸源能量、地下开采面的深度、监测区背景噪声、监测仪器的灵敏度和抗干扰能力等因素影响,试验结果可对今后矿区地震监测台网的合理布设提供有效指导。     

煤矿采动区地下巷道结构的地震动力破坏研究

为了探讨煤矿地下巷道及围岩结构体系地震动力破坏特征,基于结构动力学理论建立考虑土与结构相互作用的地下巷道结构动力学运动方程,利用有限元计算分析模型分析巷道结构的地震动力响应,通过观测巷道结构特征点的力学响应来分析地下巷道结构的地震动力破坏特征。结果表明:地震作用下巷道结构会出现周期性高应力集中区域,巷道的底部、顶部和两侧最容易发生破坏;地震发生初期巷道的顶板破坏明显强于巷道腰部,可能会造成巷道顶板下沉坍塌;地震发生后期巷道结构容易发生底鼓现象,导致巷道产生整体失稳破坏;需要根据巷道的破坏现象加强巷道结构顶板支护的设计,同时也要及时进行加固维护,以保证巷道结构的安全使用。     

广西南丹大厂矿区震源参数研究

利用广西南丹县大厂矿区地震监测台网记录的地震波资料,采用Brune（1970）模型,将速度记录谱归算为震源位移谱,使用遗传算法计算拐角频率及零频极限,然后计算地震矩、应力降等小震震源参数,并系统分析各种参数之间的关系。大厂矿区38次较大地震的震源参数计算结果为：地震矩范围在2.18×1011~7.89×1012 N·m之间;震源破裂半径78~439m;地震应力降在0.01~1.79 MPa之间。表明：地震矩与震级、震源半径、拐角频率之间呈线性关系,而应力降不依赖于地震矩,分布较为离散。大厂矿区应力降值明显偏低,这可能与该区域背景应力低有关。     

地震作用下煤矿开采损伤建筑的能量耗散演化致灾分析

基于耗散结构理论,从能量理论角度对煤矿开采区建筑物的动力破坏过程进行了系统的定量分析。提出了建筑物能量耗散的理论判据,研究了地震作用下煤矿开采区建筑的损伤演化灾变过程。根据结构动力学理论,建立了煤矿开采区建筑物在地震作用下的能量演化平衡方程,定量分析了地震作用下煤矿开采区建筑物系统中耗散能量的变化过程。结果表明:在开采沉陷和地震联合作用下,建筑物与外界产生更多的有害的能量交换,进而产生更多的塑性损伤变形,结构阻尼耗能降低;根据建筑物能量耗散演化趋势应建立合适的抗开采沉陷变形隔震保护新体系,为我国矿区建筑物保护提供借鉴意义。     

第二影区地震震相到时特征变化浅析

运用国家台甚宽和超宽频带地震计记录的波形数据,对震中距介于105°～128°(即第二影区)的地震波形进行仿真处理,分析各台站地震波由地幔传播到核幔交界面时,各震相记录特征发生的变化.结果表明,当震中距增大到105°左右时,地震波进入到核幔过渡带这一复杂的低速层中,地震波能量衰减加快;P波与Pdif波震相未表现出明显的分...     

内蒙古东部扎兰屯地区的b值时空变化特征

内蒙古东部的扎兰屯地区位于大兴安岭地震带北段,区域地质构造复杂,历史及现代中强地震较为活跃。本文以该地区地震活动作为研究对象,在区域地震序列完整性分析基础上,用最小二乘法进行b值时间扫描计算,用最大似然法进行b值空间扫描计算。时间扫描中的b值为每个扫描窗口内研究区的平均b值,因此其变化幅度不大,b值变化范围基本维系在0.78～1.13,误差范围为0.04～0.065。空间扫描结果显示,扎兰屯地区b值空间分布范围基本维系在0.4～1.8,误差范围为0.045～0.085;低b值区域为阿伦河断裂中北段,b值大致分布在0.5～0.7,表明该区域地壳介质处于高水平应力积累状态,可能是未来发生中强以上地震的危险区域。