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。     

光纤光栅传感器用于高精度应变测量研究

利用光纤光栅对温度和应力应变的敏感效应制成的传感器可以将温度、压力、应力、应变等物理量转换成光学量（波长）,由此所构成的测量系统具有极高的稳定性,不存在零点漂移,抗干扰能力强等一系列优点.不足的是光纤光栅传感器本身灵敏度不够高,在许多场合其测量分辨率不能满足要求,特别是作为地震前兆观测的主要测量手段——应力应变测量精度要求较高.本文提出一种技术思路,即通过增敏装置来提高系统测量分辨率,理论上可以将应力应变的测量分辨率提高到10-9至10-10量级,可以满足高精度应力应变测量的指标要求.     

钻孔应变,应力测量区域特征初探

我国钻孔应变、应力测量依不同时段区域变化形态有明显差异;短期(一月内)、中期(一年内)区域变化特征不显著。正常形态显示平稳、应变测量显示固体潮形态、应力测量显示年变形态。震前异常多呈现突升、突降式的应变阶跃、固体潮畸变、年变形态改变。长期(10年内)与其构造部位、地震活动性及区域构造运动,矢量速率有一定的相关性,因而存在着明显的区域变化特征。识别不同区域的曲线变化特征,对判定震兆信息有一定的指导作用,从而提高了应变、应力测量资料的应用价值。     

我国钻孔应变观测的回顾与展望

1977年召开的第一届“全国地应力观测工作会议”上，我们曾就发展方向的问题达成共识：钻孔应变与应力观测的关系紧密；研制新型应变仪；应变观测由实孔法取代空孔法；对井下仪器的力学原理开展调研。经过25年对地应力观测技术的研究和钻孔设备的研制实践，证明了这些共识的正确性。在我们步入新世纪的今天，有必要再对影响今后发展的基本问题做出思考，以利于制订出更加科学的战略决策。 1 钻孔应变前兆观测的任务 通过对地层内部应变状态的精细观测，掌握地震应变前兆的（长）中期—短期—临震以及震后调整的时空分布与发展变化的规律，…     

试谈我国高精度应力—应变观测的发展战略

中国地震预报20多年的探索表明,人类认识并掌握地震孕育发生的规律将是一个跨世纪的科学难题。本文着重论述在未来地震预报攻关之前,毖须建设高精度钻孔应力-应变等一系列观测台网,为后人的攀登、突破奠定基础。     

我国钻孔应力-应变地震前兆监测台网的现状

当今的地震成因理论表明：地震是地应力（应变）积累到一定程度，使断层滑动而发生的。由此可见地应力－应变观测的重要性。我国的钻孔应力－应变地震前兆监测网，是全国地震前兆监测台网的一个组成部分。观测对象包括：体应变，分量应变，分量应力和钻孔应力－应变差应变。文章通过分析调查结果，比较详细地介绍了我国的钻孔应力－应变地震前兆监测台网的现状。     

三维钻孔应变的力学模型

讨论了两个问题：（１）三维圆孔问题的力学模型。（２）在边界条件上，实际地球潮汐形变应力与三维圆孔问题力学的应力有差异。论证了在目前钻孔应变测量的精度情况下，边界条件的这一差异不影响三维圆孔问题力学模型在应固体潮中的应用。     

地壳岩石面应变与剪应变在钻孔法测量中的传递系数

正分量式钻孔应变观测是当今国际上地壳岩石应变相对测量的主流方法,由于应变需在岩石、水泥和仪器钢筒等3层介质中传递,故与无孔岩石不同,观测系统存在附加应变场,测得的面应变与剪应变并不等于钻孔围岩的真实应变,分别需要一个传递系数与之关联,所以分析外加应变向探头的传递过程很有必要。根据双衬套理论,推导出平面应力作用下岩石面     

六合体应变钻孔破碎处理

六合体应变钻孔下层为蚀变灰岩,使用井下摄像仪探测,发现钻孔底部存在相对较复杂的岩石破碎带,影响仪器正常安装。采用各种方案堵封破碎带,发现用丝袜包裹石子与黄豆的方法能够解决裂隙填堵问题,且精确控制钻孔深度。截取2009年六合体应变旧井数据以及溧阳地震台2015年同期数据,与处理后钻孔观测数据进行对比分析,数据精度为10~(-9),均能清晰识别固体潮,相关系数为0.817 3,达到高度相关,表明该处理钻孔破碎方法可较好解决井下裂隙问题,完成TJ-Ⅱ体积式应变仪的安装。     

发展钻孔应变观测的战略构想

钻孔应变观测正在成为一种与测震和GPS相提并论的地壳形变观测。曾经处于领先地位的我国钻孔应力一应变观测的发展需要回顾历史,面对现实,借鉴国外,放眼长远。建立比测基地、实验场和完善国家前兆监测网,三位一体,应该成为发展我国钻孔应变观测的基本方针。     

水井抽水对钻孔应变的影响

自2012年7月21日18时起,徐州地震台体应变和分量应变同时出现较大异常变化,分析认为,此变化由距该地震台700 m处泰山新打水井抽水干扰所致,不是地震前兆异常.     

钻孔体应变与面应变观测参数k的计算

钻孔体应变与面应变观测模型是地壳岩石应变测量资料分析的理论基础,对揭示研究对象的物理本质有所帮助,因为都含有参数k(应变仪钢筒内壁面应变与空孔岩石面应变之比),故k 的解算对模型的正确表述十分关键。考虑到外加应力需在岩石、膨胀水泥和仪器钢筒等3 层介质中传递的实际情况,根据弹性力学中的厚壁圆筒方程,推导出轴对称应力作用下k的计算式,该式与平面应力作用下基于双衬套理论(潘立宙、欧阳祖熙和陈沅俊等建立)的解算结果完全一致,公式的可靠性由此得到互证。又对k 的影响因素进行了系统研究,给出有关变化规律曲线和定量指标。最后,与Evertson 用2 层介质模型(岩石、钢筒)推导的k 值(0. 9)进行了比较,指出二者之间的明显差异和0. 9 的狭窄适用范围。     

新疆钻孔应变速率异常的研究

新疆已积累了14 年的钻孔应变连续观测资料。本文以此为基础, 研究了所有震例, 提出筛选方差法判别异常, 给出了计算统计结果和部分震例图象。认为筛选方差法优于一般方差法。它比较合理且应用性强。     

国外钻孔应变观测的发展现状

简要论述了钻孔应变观测在人类对地壳运动的研究中扮演的越来越重要的角色 .这种观测已经被美国、日本、秘鲁、澳大利亚、南非、冰岛、意大利等国家用于对板块运动、地震、火山、水库、油田等众多方面的观测研究 .指出这种观测日益成熟 ,迅速向多分量和综合探头发展 .介绍了根据这种观测结果 ,地震应变阶、慢地震、地震前兆以及火山喷发预测等方面的研究取得的重要进展 .     

国外钻孔应变观测的发展现状

简要论述了钻孔应变观测在人类对地壳运动的研究中扮演的越来越重要的角色. 这种观测已经被美国、日本、秘鲁、澳大利亚、南非、冰岛、意大利等国家用于对板块运动、地震、火山、水库、油田等众多方面的观测研究. 指出这种观测日益成熟，迅速向多分量和综合探头发展. 介绍了根据这种观测结果，地震应变阶、慢地震、地震前兆以及火山喷发预测等方面的研究取得的重要进展.      

分量式钻孔应变仪监测的附加应变场面应变分析

根据钻孔加衬模型和应变理论,得出分量式钻孔应变仪观测值不等于实际的线应变,但相互垂直的应变元件观测值之和与面应变成正比例.利用四分量钻孔应变仪的“自检”功能,对观测数据进行校正.以漳州地震台分量式钻孔应变仪资料为例,计算校正系数.校正前后的残差分析结果表明,校正效果明显.     

洞体应变及钻孔应变的应变潮汐参数解算结果对比分析

以四川姑咱台洞体应变和钻孔应变同步观测数据为例,对地应变的应变潮汐参数(最大主应变、最小主应变和最大剪应变)进行解算,并分别与应变理论固体潮值解算结果对比。就计算结果来看,洞体应变观测值计算的主应变及面应变结果与应变理论固体潮值计算主应变和面应变结果较为符合,两者相关系数在0.8以上。     

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。     

基于钻孔应变地震波记录确定地震面波应变震级

近年发展的高采样率的钻孔应变仪可以记录到地震波造成的水平应变,是动态库仑应力研究的重要手段.利用钻孔应变仪记录的应变地震波确定地震震级,是一个重要的科学课题.本文收集了我国10个应变台站四分量钻孔应变仪2020年1—3月记录的10 Hz采样应变地震波资料,共选出震级M≥4.0的浅源地震68个,用最小二乘法求得应变震级公式为M_ε=lgE_max+1.65lg(Δ)+1.43.对于6.5级以下的地震,计算得到的应变震级■_ε与中国地震台网中心公布的震级M_CENC基本一致:■,但本研究中的两个7级地震,应变震级出现了震级饱和现象.本文的基本结论是:应变定震级是可行的,但对于两个7级地震的饱和现象需要进一步深入研究,因为它们不但涉及震级确定,而且涉及远震动态库仑应力触发地震的研究.今后要对更多的大震钻孔应变波形记录进行分析.     

四分量钻孔应变观测值计算地层应变与应力

安装钻孔应变观测仪的目的是观测钻孔应变的非潮汐变化,了解地层的应变和应力变化,探索非潮汐异常变化与地震前兆的关系。用四分量钻孔应变观测值中的非潮汐变化计算地层应变和应力变化是多解的。根据弹性力学原理和各方向观测值等权的办法,提出一种用应变固体潮面应变相等的条件来滤定钻孔应变观测值的格值,用该值计算出地层的应变变化和应力变化。