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     

基于四层钻孔模型的体应变潮汐因子差异性原因分析

在钻孔应变观测的实际标定分析中,一般是通过对钻孔应变观测资料采用固体潮调和分析的方法直接获得钻孔面应变耦合系数,该方法未能充分反映观测的钻孔应变与地层应变之间的内在联系。本文基于“地层-等效弹性层-水泥环-钢筒”四层耦合介质钻孔模型,利用TJ-2C型体应变仪器的测量钢筒内外径和弹性参数、钻孔半径以及水泥环弹性参数,给出不同地层中钻孔耦合系数与钻孔等效弹性层弹性模量之间的变化关系。对我国现有运行的40多套TJ-2C型钻孔体应变观测资料的分析表明,潮汐因子分布范围在0.01至1.86之间,基岩为花岗岩类的潮汐因子均值为0.83,基岩为灰岩或砂岩类的潮汐因子均值为0.57,即硬地层中的潮汐因子高于软地层。基于对该四层模型探讨发现,等效弹性层的等效弹性模量大小反映了钻孔的耦合状态,对于同类型基岩地层,探头与地层耦合不佳将导致其等效弹性层弹性模量下降,进而导致钻孔潮汐因子下降。本文以砂岩弹性模量0.5 GPa作为判定钻孔耦合状态的下限,即认为等效弹性模量低于0.5 GPa时钻孔处于脱耦状态,统计结果表明我国现有钻孔体应变观测中有约30%的钻孔处于脱耦状态,这一研究结果对预报人员应用这些钻孔资料开展地震分析预报工作有重要指导意义。     

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。     

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。     

昌平台钻孔应变固体潮调合分析

介绍了体应变观测潮汐因子和勒夫数 h2 之间的线性关系 ,h2 的变化幅度较体应变观测潮汐因子震前异常变化大 7.5倍。同时 ,昌平台剪应变观测潮汐因子 O1波与体应变观测潮汐因子M2 波震前异常有较好的一致性 ,研究钻孔应变观测潮汐因子的变化有可能是取得地震前兆的有效途径之一。     

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。     

钻孔体应变观测潮汐因子计算模型

首先从理论上推导了钻孔体应变观测井孔耦合系数计算公式,进而根据开尔文潮汐理论建立钻孔体应变观测潮汐因子计算模型,详细研究潮汐因子（δ）变化特征与岩石弹性参数（E3、V3）的关系,指出δ与E3、V3呈非线性关系,δ随后者增大而增大,当E3＜5×1010Pa时,对δ影响显著,反之则影响减弱,并和实际观测资料进行了对比分析。     

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。     

日本9级大震前我国钻孔应变网测到两起地块强烈受压事件

为了解地震孕育过程中地层应变的变化,我国建设了分量钻孔应变观测网.钻孔应变观测既可以观测到日月引潮力引起微弱的应变固体潮汐变化,也能记录应变突变事件.该钻孔应变台网最临近日本东海大地震的东北地区的两个位于大断裂旁的观测点,在9级地震发生前两年半和半年时,先后记录到地块岩石地层强烈受压事件,受压幅度达到10 4应变量级....     

地球内部应变与应力固体潮

本文详细介绍了地球内部应变和应力固体潮的计算理论,基于PREM地球模型计算了地球内部的Love数,并计算了地球内部的应力和应变的6个独立分量在不同深度和纬度处的时间变化序列.结果表明:应力潮汐的振幅达到10³Pa,应变潮汐振幅达到10^-8;不管应力或是应变潮汐,其振幅随深度的不同都有较大的变化;6个应力和应变分量对纬度依赖较大,但没有表现出南北纬度上的严格的对称性,与纬度的对应关系由引潮位展开的大地系数确定.本文结果可有效应用于地球内部应变或应力潮汐观测的固体潮改正;另外,将本文结果应用于研究潮汐触发地震问题,给出了中国中部地区的一个算例,结果表明地震断层正应力潮汐和应力张量第一不变量潮汐与发震时刻具有明显的相关性,而这种相关性并未在其他如剪切应力以及库伦破坏应力潮汐中表现出来.     

青海钻孔应变强震前异常特征分析

选取2007年以来青海省6套YRY-4分量钻孔应变仪观测资料,采用非潮汐和潮汐分析方法,对观测资料进行分析处理。结果发现:1格尔木地震台钻孔应变差应变曲线显示中短期速率异常,而德令哈地震台则显示超2倍标准差异常;2乐都地震台钻孔应变振幅因子显示突跳型异常,且异常时间短,而潮汐因子表现为下降—恢复型异常。     

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。     

固体潮应变各向异性研究

钻孔应变仪的观测过程中发现潮汐应变响应存在方向各向异性, 推测是受到台站附近断层影响导致的。 我们对此展开数值模拟研究, 讨论软弱断层对潮汐变形传播的影响。 我们的研究结果证实了软弱断层的存在确实能够产生能够观测到的各向异性现象。 同时我们还发现其各向异性变化对断层弹性参数较为敏感。 观测到的部分地震震前反映固体潮应变各向异性的潮汐因子"玫瑰图"变化有可能是由于台站附近断层在震前的性质变化引起的。     

钻孔应变观测干扰及异常分析

怀来台体积式钻孔应变仪安装于1988年,以应变固体潮为主要观测目标.多年来,取得了连续完整高质量的观测资料.本文列举了怀来钻孔应变的台址背景及仪器观测条件;分析了实际观测中钻孔应变资料受仪器零漂、气压、水位、降雨等因素的干扰;研究了钻孔应变在本区及邻区震前出现的记录曲线畸变、潮汐因子异常、应变固体潮畸变等不同形式的异常变化并对其进行特征分析.研究表明,钻孔应变观测是获取构造活动异常变化信息,进行地球物理研究、地震预测预报的有效途径.     

福建省数字化钻孔体应变观测资料质量初步分析

对整个福建省的钻孔体应变仪器运行状况进行了综合评价,并对4个台站的观测资料质量进行了分析,用M2波潮汐因子及其相对中误差等来衡量其总体精度和稳定性,还分析了钻孔应变观测的干扰机理和特征,希望能够正确地认识以及排除观测资料中的非异常信息,提高观测精度,为地震分析预报提供可靠的前兆资料。     

地壳应变场对气压短周期变化的响应

大气压力变化可分为由日、月引力和太阳热辐射产生的潮汐变化和非潮汐频段的短周期气压变化,其引起的地壳应变可达10-9量级.我们选用分钟采样的观测精度达10-9量级的钻孔应变仪,对山东省泰安台2O02～2005年气压及体应变分钟值资料进行深入分析,研究了地壳应变场对短周期气压变化的响应规律.频谱分析结果表明,短周期气压变化对体应变的影响主要集中在周期大于2000 s的低频段.利用小波分解方法,得出了短周期气压系数随不同频段和不同时间的变化规律:高频段(周期小于960 s)气压系数数值较小,随频率变化幅度较大;低频段(周期大于960 s)气压系数数值较大,但变化趋于平稳;在频段一定的情况下,短周期气压系数随时间变化较平稳.从钻孔应变仪观测原理和按余弦函数分布的载荷作用于地壳表面的应力解出发,得出了地壳不同深度对不同频率短周期气压场的响应,理论计算与实际观测基本相符.研究结果表明,短周期气压变化对低频信号(周期大于2000 s)的影响较大,提取低频地球自由振荡信号时要消除气压影响,对苏门答腊大地震激发的地球球型自由振荡的功率谱分析验证了这一结论.     

钻孔体应变观测资料的实地校正

以钻孔体应变为例,利用潮汐因子对钻孔体应变观测资料进行校正。结果表明,由于各台所处的构造条件、地形条件、钻孔条件不同,各台的校正系数也不同。校正系数隨时间变化比较稳定,变异程度系数最大约为4.1%最小仅有0.1%,表明校正结果相当好。文中给出了部分钻孔体应变台站观测资料的校正系数。该方法有计算简便、结果可靠、实用性较强等优点。     

高台地震台钻孔应变观测资料的分析

对高台地震台2008—2012年的YRY-4分量钻孔应变观测资料进行处理与分析,结果显示:高台台YRY-4分量钻孔应变仪运行良好,产出的观测数据连续、稳定、可靠;各个分量应变潮汐因子及相位变化相对稳定,相对误差较小,符合地壳形变观测技术规范要求;各个分量应变观测数据具有明显的周期特性和同向漂移变化。     

基于潜水层研究钻孔应力-应变对降雨的响应

钻孔应力-应变观测是在地表下数十米的基岩中(或土层中)安装仪器探头对地震应力-应变前兆变化进行观测;但仍存在环境因素影响如降雨,如进行辅助地下水位观测的钻孔应力-应变观测消除降雨的影响,主要是通过降雨引起地下水位的变化来进行分析研究并消除降雨影响,其方法为拟合相关分析、运用岩土应力-应变理论建 立模型进行研究等;无地下水位观测资料的钻孔应力-应变消除降雨影响研究不多,主要是进行简单相关分析或运用岩上应力-应变理论进行定性分析.     

泉州地区三套TJ-2C钻孔体应变观测资料对比分析

泉州地区目前存在的三套TJ-2C钻孔体应变仪整点值都能清晰地记录到应变固体潮汐,分钟值能记录到部分远大震应变波、震前异常阶跃等动态信息。由于不同的测点因其所处地质构造和钻孔自身岩性、岩石完整性、埋深等情况不同,其受干扰的影响程度和监测地震前兆异常的能力都可能存在着不同,并且观测曲线表现为较复杂的异常形态。对2015年这三套仪器观测资料进行对分析,从中找出更能真实反映地球内部应力变化的测点。