小极距井下地电阻率观测对地表环境影响的抑制分析——以北京地区台站为例

地震地电阻率是观测中强地震孕震过程中微变形或微破裂变化的方法之一。近年来发展起来的小极距井下地电阻率观测,不仅能够抑制地表环境干扰,还能够缓解地表地电阻率占地面积大的困扰。基于北京地区延庆台、平谷台和通州台小极距井下地电阻率观测,通过与同场地地表地电阻率对比观测和数值模拟计算,分析了地表铁质干扰、季节变化、降水和潜水等因素对地电阻率观测的影响。结果显示,与同场地地表地电阻率相比,小极距井下地电阻率对地表自然环境因素的影响有较好的抑制能力,增强了观测效能。     

小极距井下地电阻率观测数据质量浅析

为加强2022年北京冬奥会举办地区的震情保障工作,2019—2020年,依托原有地电台网,建设平谷、通州、阳原、大同、代县、临汾、宝昌、和林格尔等8个小极距井下地电阻率观测站（点）,目前均运行良好,与同台地表大极距地电观测相比,观测数据精度提高。选取2021年9—11月井下地电阻率观测站数据记录,就相对均方差、日精度、月精度、月离散度、变化幅度等指标,分析小极距井下地电阻率观测数据质量。结果表明,8个井下地电阻率观测站（点）运行稳定,观测数据精度较高,具备一定映震效能,可为冬奥会举办区域及周边地区的震情跟踪有效服务。     

延庆台井下小极距地电阻率观测系统分析

随着经济建设的发展, 地电阻率定点观测区环境被干扰严重影响观测质量, 装置系统在地表布设的工作方式难以取得有效观测和持续发展, 因此装置系统向井下深部布设受到人们关注。 同时, 地表大极距观测方式难以持续发展, 也促使地电阻率定点观测向井下小极距观测方式发展。 井下小极距观测相比地表大极距观测占地面积小, 能较好地排除或减弱地表测区环境干扰对观测结果的影响, 既能适应经济发展的需要, 又能较好地为地震监测服务。 2018年, 在总结已建井下地电阻率台站布极方式和建设工艺的基础上, 新建延庆台井下小极距地电阻率观测。 本文重点分析了延庆台井下小极距地电阻率观测装置系统建设中的几个关键问题, 如水平向和垂直向观测相结合、 布极方式、 电极制作和埋设深度等装置系统技术过程, 以及水平向和垂直向观测装置系数的计算等。 延庆台建设较好地获得了近全空间观测布设, 从理论上解决了井下小极距地电阻率建设的难点, 为将来要进行井下小极距地电阻率观测装置系统建设的台站提供参考。     

开展小极距井下地电阻率观测的可行性分析

目前,我国用于地震监测的地电阻率观测面临着两个难题:①测区范围较大导致台网稀疏且分布不均匀;②易受环境干扰。本文结合台站实际的地下电性结构,采用地电阻率解析表达式和有限元数值分析方法,对开展小极距井下地电阻率观测的可行性进行了讨论。结果表明:小极距井下观测方式能有效抑制地表电性异常体类干扰和年变化的影响,也能记录到地表大极距观测和井下大极距观测所能记录到的震前异常变化。小极距井下观测能大幅减小布极区范围,有助于地电阻率的足密度组网成场观测,可为解决目前地电阻率观测面临的难题提供一种可选方案。     

晋冀蒙交界及附近地区小极距井下地电阻率观测装置设计

为提升2022年北京冬奥会期间地电阻率测项的震情保障能力,将对晋冀蒙交界及附近区域的宝昌、集宁、阳原、大同、代县、临汾、通州和平谷8个台站在原有观测基础上增加具有全空间性质的小极距井下地电阻率观测。本文根据台站钻孔岩芯剖面和电测深数据反演测区水平层状电性结构,利用介质对地电阻率观测的影响系数方法,计算影响系数随极距和埋深的变化,选择合适的极距和埋深,使浅层介质对地电阻率观测的影响尽可能小,使目标层位对观测的贡献尽可能大,减少浅层介质对观测的影响。由此得出了各台站观测极距及埋深等装置系数,在此基础上完成了8个台站观测装置的方案设计。     

江苏海安顾庄观测站井下地电阻率观测影响系数分析

根据地电阻率影响系数理论,分析了江苏省海安顾庄观测站井下地电阻率台站在对称四极地电阻率观测时,每层介质的影响系数随深度和极距的变化情况,并对该台站的观测装置系统进行评估。结果表明：(1)与地表NS向观测相比,海安顾庄观测站井下观测装置能较好地抑制地表干扰;(2)海安顾庄观测站井下观测的供电极距■在100～235m,电极埋深H在28～34m较合理。该分析结果可为具有类似台址电性结构的地电阻率台站实施井下观测提供一定的参考。     

通州台井下地电阻率测深初步分析

2020年7月12日唐山古冶 M_S5．1地震发生前,井下小极距地电阻率出现快速下降-折返的变化,变化形态、异常时长符合地电阻率孕震机理变化,但下降幅度远远小于地表大极距地电阻率孕震过程的变化幅度.因此,文章基于通州台地下电性结构和装置系统,采用数值分析方法,分析地表和井下小极距地电阻率的探测深度.结果表明,当底层电性变化区域介质电阻率发生某种减小时,通州台地表和井下小极距地电阻率装置系统地电阻率观测值会下降,下降的幅度随着深部介质电阻率变化区域上界面向上的扩展而增大.相比地表观测,井下小极距电阻率观测能更显著地接收到深部电阻率变化信号,对孕震有更强的反映能力.     

地铁对井下地电阻率观测的影响分析——以江宁台为例

南京江宁台距地铁S1、S7、S9号线最近距离均小于3.2 km,地铁对地电阻率观测造成很大影响。本文结合部分地铁测试方案,分析了该台2016—2018年井下地电阻率观测数据,初步探讨其正负脉冲型突跳、上升、下降变化的机理,并比较地表和井下地电观测的数据最大变化幅度。结果表明:井下短极距观测能够减轻地铁干扰,当地铁线路增加时,干扰也相应增加,地铁试运行对地电观测的干扰通常强于正式运营     

冬奥会保障项目井下地电阻率观测专用电缆设计与测试

根据冬奥会保障晋冀蒙监测能力提升项目的设计方案,在晋冀蒙交界及附近区域的宝昌、集宁、阳原、大同、代县、临汾、通州和平谷等8个地电阻率台站原观测场地建设井下小极距全空间地电阻率观测装置系统。参照该项目对井下地电阻率观测的技术要求,设计了井下地电阻率专用电缆,在项目实施过程中对专用电缆的导体直流电阻、线间绝缘电阻等主要指标进行了技术测试。测试结果表明,该专用电缆适用于本项目井下地电阻率观测,可保障井下地电阻率观测装置的长期稳定性。     

新城子井下地电阻率观测影响系数分析

以新城子观测站地电阻率为研究对象,结合新城子观测站电测深资料通过影响系数理论用水平层状介质模型对比分析地表、井下地电阻率两种手段的观测效果,对新城子地电阻率观测各层影响系数随深度和极距的变化分析新城子井下地电阻率观测布极的合理性。其结果反应为新城子地电阻率井下观测设计较为合理,减少场地资源的同时对地表和浅层干扰有更好的抑制作用,对深层的映震能力优于地表观测,分析结果可为类似台址电性结构中实施井下地电阻率观测提供参考。     

深井地电阻率观测的几个技术问题

<正>近年由于城市化进程的加快和地表人为干扰的增多,部分大极距的地面地电观测受到了严重的影响,数据质量下降,中国地震局在部分有干扰的地电台站开展井下地电观测。主要解决:1井下多深可以避开地表的干扰和潜水的变化,观测数值主要反映地是探测目标层地电阻率变化;2当测量目标层介质的电性发生变化时,设计的观测系统能否记录下地电阻率变化。井下地电观测系统的建设主要思路:非均匀各向     

井下地电阻率观测影响系数分析——以江宁地震台为例

采用水平层状均匀介质中点电源位于任意深度时的电位解析表达式,以江宁台3层电性结构为例,分析了井下对称四极地电阻率观测时各层影响系数随深度、极距的变化,并结合探测深度探讨了实施井下观测时影响系数在选择供电极距和电极埋深时的作用。结果表明,对于"K"型电性结构,江宁台井下观测对地表、浅层干扰有较强的抑制作用,其短极距观测对地表、浅层干扰的抑制能力显著优于长极距观测;长极距观测在电极埋深H小于100m时对地表介质季节性的干扰具有放大作用;浅层影响系数一定时,电极埋深和供电极距需同时增加;江宁台井下观测供电极距AB/2取100～150m、电极埋深H为250m较为合理。     

平凉台井下地电阻率观测影响系数分析

根据地电阻率影响系数理论,以平凉台4层电性结构为例,分析了井下对称四极地电阻率观测影响系数随深度和极距的变化。结果表明:对于固定的观测极距,影响系数与电极埋深之间的关系复杂;通过计算各层影响系数的大小,认为平凉台井下观测对地表及浅层干扰有较好的抑制作用,其分析结果可为在类似台址电性结构中实施井下地电阻率观测时选择电极埋深和供电极距提供参考。     

江宁地电台地表与井下地电阻率观测数据分析

地铁建设对江宁地电台地电阻率观测造成较大影响,通过分析观测数据,比较了地表、井下观测受地铁等因素的干扰情况,并探讨了用影响系数来研究地表、井下观测的地表浅层干扰抑制能力,得到以下初步结果:①地铁试运行期间的干扰影响大于正式运营;②井下观测对供电电流更加敏感;③井下观测能够减轻地铁等的干扰,其地表浅层干扰抑制能力优于地表观测,可作为地电观测的重点发展方向之一。     

地表与井下地电阻率观测数据分析

本文介绍了目前中国运行时间超过2年以上的4个同场地地表和井下地电阻率观测台站的基本情况, 通过分析观测曲线动态变化、 观测精度以及映震能力, 得到以下初步结果: ① 井下地电阻率观测对风、 降雨以及杂散电流干扰的抑制能力要优于地表观测; ② 井下地电阻率观测年变化与地表有较大的差别, 且井下观测大大削弱了年变化幅度; ③ 井下垂直方向地电阻率观测数据相对水平方向来说阶跃及突跳较频繁; ④ 天水、 河源、 海安台井下观测对其附近地震有一定的映震能力。     

江宁台多孔垂向地电阻率观测试验

为了提高地电阻率观测抑制地铁干扰的能力, 江宁台新建了多孔垂向地电阻率观测。 在观测中探讨完善了装置系数计算方法, 解决了缺数问题, 并通过比较同测区井下和垂向地电阻率观测数据, 得出如下结论: ① 垂向观测由于布极方式较为特殊, 其年变化幅度大于井下地电阻率观测同等极距; ② 与井下地电阻率观测相比, 垂向地电阻率观测信噪比更高, 具备更好的抗地铁干扰能力, 以期为地电观测抗干扰的方法和技术应用提供基础; ③ 垂向地电阻率观测建设中, 可能需要重视电极的位置固定。     

通州地电阻率对唐山地区中强地震的映震能力分析

基于通州地表地电阻率在1976年唐山M7.8地震前有明显前兆异常以及通州新建井下小极距地电阻率在2020年古冶M5.1地震和2021年滦州M4.3地震前出现的异常变化,从台站周边构造环境、地震特征等方面进行对比分析,认为通州台地电阻率对唐山地区中强地震的中短期映震能力比较强。同时分析结果也显示在目前观测环境条件下,井下小极距地电阻率再现了通州台地电阻率对周边地区中强地震具有较强地映震能力。     

新城子深井地电阻率降雨干扰定量分析

<正>1研究背景近年来,随着城市化的快速发展,地电阻率观测表现出干扰种类多、幅度大等特点。为了有效抑制地表干扰,深井地电阻率观测技术开始在国内外得到应用并逐步发展。以往研究表明,地电阻率观测受台址条件、气温、降雨等因素的影响（钱家栋等,1998;张学民等,2009;张国苓等,2013）,在地震前兆异常提取中有一定困难。深井电阻率观测试验表明,井下地电阻率观测能够有效抑制季节性降雨等产生的年变及地表干扰。     

井下视电阻率观测影响系数分析

采用水平层状均匀介质中点电流源位于任意深度时电位解析表达式,分析了井下对称四极视电阻率观测时影响系数随深度和极距的变化。结果表明对于固定的观测极距,影响系数与电极埋深之间关系复杂;对于某些电性结构和在一定深度范围内,井下观测对表层干扰具有放大作用。对于固定的电极埋深,小极距观测主要体现观测装置所在处的介质层信息,深部介质的影响系数随着极距的加大而增加,浅层影响系数一般先上升后下降;观测极距足够大时,井下观测影响系数逐渐接近于地表观测的影响系数,井下观测的优势得不到体现。本文以天水台为例讨论了实施井下观测时影响系数在选择供电极距和电极埋深过程中的应用。分析结果对在不同电性结构中实施井下地电观测时具有一定的参考意义。     

平凉崆峒台井下地电阻率观测数据分析研究

简要介绍甘肃平凉崆峒台井下地电阻率观测的地质构造背景、场地布设、观测方式等基本情况,通过对井下水平与垂直观测数据曲线的动态变化、观测精度等对比分析得出,井下地电阻率观测年变化与地表有较大的差别,井下观测大大削弱了年变幅度;垂直观测较水平观测数据变化平稳、年变幅度较低;井下观测系统能减少干扰,提高信噪比,缓解地电观测与经济建设的矛盾,可作为地电观测方式的新探索。