SKZ-3分量钻孔应变仪的测试方法研究

基于四分量自检原理研制出的SKZ-3分量钻孔应变仪,不仅具有传统地应力观测优势,还具备地球深部高频应变监测。而对SKZ-3分量钻孔应变仪进行测试和校验,是保证观测数据真实有效的基础。     

钻孔应变仪观测及其研究课题

引言近年来 ,钻孔观测与 GPS同时逐渐成为地壳运动观测方法的主流。钻孔观测是将探头安放在直径十几厘米的纵向井孔的底部进行观测的方法。气象厅在东海及南关东地区布设的体积应变仪 ,就相当于这种方法。由于 GPS观测设施的建设比钻孔式更便宜 ,因此比较容易形成高密度观测网 ,有效捕捉面上的运动。另外 ,由于积分效应 ,观测点间的短波长变化被消除了 ,因此适用于把握大范围的应变场 ,但精度远不及钻孔观测 ,尤其是存在如何评估能与倾斜相比较的垂直分量中由于大气水蒸气造成的电波传播延迟效应的重大课题。此外 ,受载波波长 (约 2 0 cm…     

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.     

钻孔应变仪设计关键技术分析

钻孔应变观测已成为当今地学界关注的焦点。根据近年对钻孔应变观测技术的初步研究,分析当前钻孔应变仪设计存在的不足,提出改进设计的方法与关键技术点,希望由此促进我国钻孔应变观测技术的发展。     

钻孔应变仪设计关键技术分析

钻孔应变观测已成为当今地学界关注的焦点。根据近年对钻孔应变观测技术的初步研究,分析当前钻孔应变仪设计存在的不足,提出改进设计的方法与关键技术点,希望由此促进我国钻孔应变观测技术的发展。     

用四分量钻孔应变仪观测构造应变速率

中国地震局"十五"期间建立的四分量钻孔应变观测台网运行已经超过9年,至今大部分台站仍然工作正常.对所有这些台站的全部观测数据的分析结果表明:这些四分量钻孔应变仪的观测变化非常稳定,主方向大体不变,剪应变速率保持在一个相当恒定的水平上.这应该是地壳构造运动造成的应变变化的表现.这种对构造应变变化主方向和应变速率的精确观测,可以为地球动力学等多方面的研究提供可靠的数据.以理论固体潮作为标准进行实地标定,最大剪应变的应变速率除少数台站达到每年几个微应变外,大多数台站都小于1个微应变;面应变的应变速率比较大,个别台站超过10个微应变,大多数为几个微应变,可能受到"孔缩"影响.多方面的证据表明:观测漂移主要与水泥耦合有关,而水泥耦合过程其实是逐渐调整到适应围岩应变场的过程,只影响最初1～2年的观测结果.     

小型化体积式钻孔应变仪

给出了液压型小型化体积式钻孔应变仪优化设计中的计算式，并介绍了该应变仪ＴＪ－２型和ＴＪ－３型仪器的结构和特点。     

营口地震台伸缩仪和分量钻孔应变仪记录资料比对

本文对先后安装在营口地震台的伸缩仪和分量钻孔应变仪的同步观测数据进行了比对和分析。以地球应变固体潮为参照,确定两种应变观测数据基本一致。证明这两种基线长度和安装方式不同的仪器,观测到的地层应变在固体潮频段具有可比性。     

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。     

钻孔环境在钻孔地形变观测中的作用

正式提出了钻孔环境问题,它对于钻孔形变仪器的安装顺利与否,资料质量好坏,资料的使用价值等,有着重大的影响。对钻孔环境的内涵作了初步的讨论,如钻孔的倾斜,钻孔的畸变,钻孔穿过破碎带和裂隙及钻孔的历史背景等。     

Developments of borehole strain observa- tion outside China

Introduction The Earth′s crust deforms in the regional tectonic stress field. Borehole strain observation isone important means for studies on the crustal deformation and the stress field. QIU and ZHANG(2002) have introduced the current situation of borehole strain observation in China. OutsideChina, early in September of 1968, Sacks of Carnegie Institution of Washington and Evertson ofUniversity of Texas firstly invented a borehole dilatometer in the world (Sacks, Evertson, 197…     

Developments of borehole strain observation outside China

Borehole strain observation is playing an increasingly important role in the study on the crustal movements. It has been used by many countries such as China, USA, Japan, Peru, Australia, South Africa, Iceland and Italy, in research fields of plate tectonics, earthquake, volcanic eruption, dam safety, oil field subsidence, mining collapse and so on. Borehole strainmeter has been improved rapidly and tends to get more and more components included in one probe. Based on observations by this kind of instruments, studies on seismic strain step, slow earthquake, earthquake precursor and volcanic eruption forecasting have made remarkable achievements. In the coming years, borehole strain observation is going to become one major goedetic means, together with GPS and InSAR. Foundation item: National Natural Science Foundation of China (40374011) and Joint Seismological Foundation of China (1040037).     

永胜地震台钻孔应变震前异常分析

使用永胜地震台分量钻孔应变2013—2016年观测资料,对出现的异常现象进行分析,结果发现,异常的成因既有干扰因素,也有前兆因素。在云南省几次M 4.4—5.5地震发生前,永胜地震台分量钻孔应变出现较为显著的短期异常,异常特征主要表现为：震前多分量应变速率突然增大或张性与压性应变交替变化,异常结束后1—20天发震。     

对当前四分量钻孔应变观测的审视——以应变不变量为标尺

本文采用摩尔圆模型推导出中国和美国3种不同类型的四分量不同布设的两套钻孔应变的5组观测组合公式,随机选取了25个台站多年的观测资料计算5组最大、最小主应变及主方向,并采用两两相关和回归分析的方法对其一致性进行了检核.计算结果显示:经过大致1—2年时间后,应变不变量变化稳定,主应变及主方向越来越接近;大多数台站5组最大、最小主应变数值之间的相关系数和回归系数接近于1,表明这些仪器记录的应变数据具有客观真实性.5组主方向数值相差较大,本文对此进行了分析,并给出了5组观测组合公式的误差估计,发现主应变计算值的最大均方根误差是有上限的,主方向没有上限.最后对影响钻孔应变5组不变量一致性的一些因素进行了初步探讨.研究结果表明钻孔应变观测技术有其特殊的困难,在经历了半个世纪实践后,取得了重要进展,但仍有一些技术问题亟待解决.     

永安地震台钻孔体应变地震响应能力评估

统计永安地震台2007—2013年体应变记录的地震同震响应,与同期国家地震台网大震速报目录对比,响应率为15.21%。绘制地震能力线,量化评估永安地震台体应变仪映震能力,得到钻孔体应变对不同震级地震的响应范围为:震级5.5级,震中距425 km;震级6级,震中距860 km;震级7.0级,震中距3 514 km;震级7.5级,震中距7 104 km。     

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．