钻孔体应变仪在地震前兆观测中的理论和应用研究综述

一些地震发生前后,时常会观测到有别于正常地震波的前驱波信号,这些前驱波信号对于地震的预报和观测有重要的现实意义;钻孔应变观测是观测前驱波信号的重要手段,也是地震前兆观测与研究中不可或缺的主要技术,可以给出传统测震仪观测无法给出的信息;文章概述了当前钻孔体应变观测的原理和研究发展路径,并集中表述了其在实际预测中的重要研究成果;从研究实例上可以看出来,当前的钻孔应变观测结果和实际的地震发生状况存在一定的不确定性,回溯研究表明现在的观测结果还有很大的提升空间.     

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。     

永安地震台TJ-Ⅱ型体应变仪观测资料干扰分析

通过对永安地震台TJ-Ⅱ型钻孔体应变仪观测资料分析,总结日常观测可能遇到的多种干扰因素.从自然、仪器自身、人为干扰、外界环境等干扰因素的典型表现,加深对非地震前兆的干扰识别,以便更好地排除干扰,提高仪器观测资料质量.     

张家口地震台两套体应变仪观测资料对比分析

对张家口台TJ-1型、TJ-2型两套体应变仪2014至2018年观测数据的年变、年漂移、气压干扰、仪器噪声水平和M2波潮汐因子等进行计算,分析总结两套仪器的共性与差异.利用潮汐因子α值系统偏离方法分析总结参数变化特征与地震的对应关系.结果表明潮汐因子在震前主要以负异常为主,分析认为产生这一变化主要是由于在震前孕震区应力...     

宁陕地震台体应变仪观测质量及映震能力分析

选取2016—2020年宁陕地震台TJ-Ⅱ型体积式钻孔应变仪观测资料,基于观测质量和映震能力,系统分析应变仪运行状况及地震监测效能。结果表明：该台体应变观测资料质量整体较好,但数据连续率及完整率尚有待提升;体应变仪映震能力较强,可记录国内M_S≥7.0和国外M_S≥7.4地震;同震形变响应分析结果表明,同震响应最大变幅与震中距满足A = ae^{blg D}的负相关关系,与震级满足A = ae^bM的正相关关系。     

中国钻孔体应变仪同震变化观测结果

同震形变反映了来自震源区的变化,它是建立地形变与地震之间关系的最直接桥梁,因而对地震预报有至关重要的意义.钻孔体应变仪属于高精度地形变观测仪器,最适合揭示短期形变变化.我国使用的体应变仪分为两类,一类是从美国华盛顿卡耐基研究所引进的sacks型体应变仪(6套),另一类是中国地震局地壳应力研究所研制的TJ型体应变仪(约80套).     

体应变观测中的气压干扰机制和作方法的研究

建立体应变理论气压干扰模型，通过实际观测资料研究了气压对体应变月变和日变的干扰过程，探讨消除干扰的方法，且和水位资料作了对比分析。     

徐州、温泉、峰峰体积应变仪观测资料调和分析的初步结果

由国家地震局地震地质大队苏恺之等和中国科学院力学研究所共同研制的TJ-1型体积应变仪,在徐州、温泉、峰峰三个地震台已获得了第一批观测资料。我们对这些资料进行了维涅第科夫调和分析计算,得到了一些初步结果。     

小陶地震台钻孔体应变仪观测质量与映震能力分析

对小陶台钻孔体应变仪前兆数据开展研究、统计,分析观测曲线的同震地震波,归纳出2016-2020年体应变的国内国际同震地震波形特点,并画出地震能力线,量化评估小陶台钻孔体应变仪映震能力,得到小陶钻孔体应变仪对不同震级地震的响应范围.通过数据分析来看,小陶台钻孔体应变仪数据质量较高,映震效果较好.     

攀枝花南山台洞体应变仪干扰因素的识别和排除

通过辨认攀枝花南山台洞体应变仪干扰曲线时发现,产生干扰的因素中包括暴雨、波动的电压和观测工作人员对于仪器进行标定时产生扰动,在雷雨季节雷电也经常干扰仪器的正常工作,有时甚至击毁仪器。产生干扰的大都是仪器信号线和数采部分,可以采取排除法和替换法,这些是仪器维修中常用的方法。     

体应变仪大地震时两次自动调零数据的处理

仪器在较大波动幅度的影响下产生自动调零（电磁阀门开启）,与地震信息混在一起,难以直接使用原始数据。合理消除自动调零带来的影响,还原真实情况,成为台站必须解决的问题。采用确定校正值的方法,力图还原为连续记录,结果发现：处理后的资料可以和另外一台没有调零动作的体积应变仪器的原始资料相符合。     

周期气压波对地壳应变场观测影响的若干因素分析

地壳应变场常用钻孔体应变仪进行测量,而周期为几分钟到几小时的短周期气压波是影响体应变仪工作的一种长期因素.本文以Evertson等人推导的体应变短周期气压干扰模型为基础,从理论上进一步探讨了体应变气压影响系数与气压周期、岩石弹性参数和井孔深度的关系及变化规律.由于体应变观测井孔存在耦合效应,又建立了大气压垂直载荷作用下观测井孔耦合系数计算方程,比较了在多重因素作用下体应变气压影响系数理论观测值与无孔岩石真实值之间的差异,并与涞水、顺义、东三旗和昌平台的Sacks体应变实际观测资料进行了比对分析.这对地震前兆微动态信息背景场的探索具有实际意义.      

钻孔体应变与面应变观测井孔耦合系数的计算

钻孔应变观测系统（岩石、 膨胀水泥和应变仪钢筒）存在显著的井孔耦合效应,只有确定这一耦合系数,才能得到地壳岩石的真实应变值,从而实现不同测点数据的可比性．本文根据双衬套理论及弹性力学理论,建立了三维空间应力作用下体应变与面应变观测力学模型,并进一步推导各自井孔耦合系数计算式,发现两组系数与井孔的受力状况密切相关,分别与不同力源引起的应变信号相对应．亦即应力比（钻孔轴向应力与平面应力之比）不同,耦合系数也不一样,体应变随应力比的增大而下降,面应变则上升. 本文结果还表明平面应力作用下的耦合系数与外加应力无关,只与观测系统本身有关,故数值保持恒定. 此外,文中对其影响因素也进行了分析,结果表明,体应变和面应变的井孔耦合系数均随岩石弹性模量和泊松系数的增大而增大,且前者的幅度较大,井孔耦合材料水泥对二者影响均很小．     

怀来地震台体应变有震异常分析

介绍了怀来地震台体应变所处地质构造情况,根据怀来地震台体应变观测资料,分析了华北北部近年来中强地震及本区4．4级地震与体应变异常的关系,结果显示,怀来体应变异常与地震活动有较好的对应关系,且基本是短临异常。     

昌平地震台体应变资料分析

简要介绍了昌平地震台概况,用相关分析、信息合成等方法,对体应变仪1989年7月至2001年的资料进行了处理,发现对发生在距昌平地震台300～500km范围内、震级5级以上的地震,体应变资料趋势异常明显,异常时间与震级相关性较好,地震多发生在信息合成值变化较大的时段。昌平地震台体积式应变仪观测到的同震效应多以张性阶跃为主。     

体应变观测数据稳定性影响因素

从钻孔体应变仪器安装和标定维护、数据曲线形态及观测精度,对比分析山东省东平、邹城和陵阳地震台体应变观测资料,结果发现：东平地震台观测质量较好,质量最佳月份精度达到0.006 5;陵阳地震台无明显干扰源,精度可达0.01。因钻孔条件不同导致观测精度受到不同程度影响,如：陵阳地震台为节理裂隙较发育的安山岩,相对东平、邹城地震台较完整的花岗岩基精度稍低。     

地应变震兆异常信息提取方法研究

分析了怀来台体积应变观测资料的特点,研究了体积应变观测资料的气压干扰、仪器漂移的剔除方法和预处理后的资料分析方法,在分析中发现,振幅因子和非潮汐应变速率在1996年以来,在首都圈地区中西部发生的中强地震前,均有大小不同、持续时间不等的异常,这些参数可作为怀来地震台今后地震分析和地震中短期预测的指标。     

库尔勒体应变观测资料可靠性分析

剔除库尔勒体应变观测资料中地震波、仪器标定及明确原因的干扰数据,计算应变潮汐因子、高频信息和非潮汐速率,结果显示：O1波、半日波潮汐因子在轮台5.4级、新源-和静交界6.6级地震前存在明显的异常反应,潮汐因子曲线形态、周期均发生明显的异常变化,异常结束后2-3个月内发震.总结体应变观测资料的异常特征,可有效捕捉前兆异常变化信息,有助于提高台站的地震短临预报水平.     

日本9．0级地震对新疆钻孔应变的影响

初步分析日本9．0级地震对新疆钻孔应变台站观测资料的影响,结果表明：该地震对新疆钻孔应变的影响与钻孔深度和震中距关系不大,这可能与钻孔所处的岩石性质等因素有关。