密集台网微震定位技术在矿山开采动态监测中的应用研究

利用河南新密超化镇某矿区布设的密集临时地震台网观测资料,通过微震震源精确定位手段,实现强干扰背景下该地区某煤矿地下开采面的定位追踪试验研究。微震定位后,爆破点位置的水平精度为±70m,垂直精度为±500m。试验研究结果表明,利用高密度数字地震台网资料,可较为准确地监测矿山地下开采面的动态变化,从而实现对矿产资源越界开采和小矿非法开采的有效制约和监督。同时,本次试验结果显示地震台网的监测控制范围受爆炸源能量、地下开采面的深度、监测区背景噪声、监测仪器的灵敏度和抗干扰能力等因素影响,试验结果可对今后矿区地震监测台网的合理布设提供有效指导。     

方钢管混凝土柱的三维非线性分析

本文建立了一个三维非线性有限元计算模型,旨在用来准确,有效地分析钢－混凝土组合结构,其中混凝土材料模型在于亚弹性亚弹性正交异性理论,采用Ｓａｒｇｉｎ的非线性应力－应变方程表达以及拉伸,压缩破坏面,钢单元采用等向强化的Ｖｏｎ Ｍｉｓｅｓ弹塑性模型,试验和计算比较表明该计算模型是一个比较简单但准确,有效的模型。     

汶川地震断裂带科学深钻WFSD-3附近上地壳S波分裂特征

为配合汶川地震断裂带科学钻探工程(WFSD),中国地震局地球物理研究所在四川省绵竹市天池乡和灌县—安县断裂附近分别架设了15套微震仪器和17个短周期地震台.基于WFSD-3附近的微震、短周期和区域台网的固定台站记录的近震数据,通过横波窗内S波分裂计算,得到其上地壳各向异性参数,即快波偏振方向和慢波的时间延迟,并分析了研究区的上地壳各向异性特征.结果显示,研究区大部分区域的快波偏振方向为NE向,与龙门山断裂带走向一致,但在研究区微震台阵布设小区域内,快波偏振方向表现出东西分区特征,东部为NE向,西部为NW向.上地壳各向异性主要是受到岩层中随应力分布排列的微裂隙和岩石或矿物结构的影响,研究区内快波偏振方向主要表现为NE方向,与断裂走向一致,反映了研究区上地壳各向异性主要受控于结构控制的各向异性,局部区域的快波偏振方向为NW向,与区域最大主压应力方向一致,说明区域应力场对研究区上地壳各向异性也有影响.通过分析微震台阵的归一化时间延迟随时间的变化情况可以反映区域应力场的变化情况.微震台阵的慢S波时间延迟在2012、2013年较为离散,在2014年有收敛的趋势,反映了强震后区域应力场逐渐稳定的趋势.     

Microseismic events enhancement and detection in sensor arrays using autocorrelation‐based filtering

Passive microseismic data are commonly buried in noise, which presents a significant challenge for signal detection and recovery. For recordings from a surface sensor array where each trace contains a time‐delayed arrival from the event, we propose an autocorrelation‐based stacking method that designs a denoising filter from all the traces, as well as a multi‐channel detection scheme. This approach circumvents the issue of time aligning the traces prior to stacking because every trace's autocorrelation is centred at zero in the lag domain. The effect of white noise is concentrated near zero lag; thus, the filter design requires a predictable adjustment of the zero‐lag value. Truncation of the autocorrelation is employed to smooth the impulse response of the denoising filter. In order to extend the applicability of the algorithm, we also propose a noise prewhitening scheme that addresses cases with coloured noise. The simplicity and robustness of this method are validated with synthetic and real seismic traces.     

Spatial coherency analysis of seismic ground motions from a rock site dense array implemented during the Kefalonia 2014 aftershock sequence

The objective of studies presented in this paper is to analyse the spatial incoherency of seismic ground motions using signals from a velocimeter dense array located on a rock site, recording the aftershock sequence of the two M6 Kefalonia earthquakes that occurred in January/February 2014 (Kefalonia island, Greece). The analyses are carried out with both horizontal and vertical components of velocigrams for small separation distances of stations (<100 m). The coherencies of seismic ground motions identified from strong motion windows are compared with those identified from coda parts of signals. It is realized that there is no significant difference between the coherencies estimated from those two parts of signals. The influence of earthquake event number on the result of coherencies and the dispersions of coherencies estimated from different earthquake events are presented. Finally, coherencies estimated from the dense array are compared with several coherency models proposed and widely used in the literature. The possibility of modifying some parameters of those existing coherency models to fit with in situ coherencies are discussed and presented. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于M-BEMT2.0研究串列海流发电机的水动力性能

海流发电机(MCT)是开发海洋可再生能源的重要装置。在预测海流发电机水动力性能方面,修正叶素动量理论(M-BEMT)方法被验证是一种简单有效的方法。为了进一步提高M-BEMT方法的适用性和准确性,基于M-BEMT方法开发M-BEMT2.0方法包括时均法(TA-BEMT2.0)和瞬态积分法(TI-BEMT2.0),新方法考虑了来流的轴向非均匀性和周向非均匀性。首先使用文献的试验结果验证均匀来流时新方法的适用性。然后使用计算流体力学(CFD)计算结果验证非均匀来流时新方法的适用性。最后结合新方法和CFD方法深入研究两个串列排布海流发电机(MCTA)的水动力性能。基于M-BEMT2.0研究发现,均匀来流时计算结果与试验结果基本吻合,非均匀来流时新方法的计算结果优于M-BEMT的计算结果。对于MCTA,当第一个MCT的叶尖速度比越大,第二个MCT功率比和推力比恢复到90%的距离越短。     

信阳地震台水管倾斜仪加速E倾变化分析

信阳地震台水管倾斜仪EW分量2016年5月出现加速E倾变化,为确定异常性质及产生原因,从观测洞室环境、仪器观测系统、气象数据、环境干扰等进行调查,并采用有限元法和不规则荷载模型,计算台站附近的信阳林业学校拆迁荷载变化对水管倾斜仪观测的影响,最终判定本次异常为林校拆迁所致。     

精河6.6级地震前精河水管仪、伸缩仪异常特征分析

2017年8月9日精河发生6.6级地震。本文首先利用相关、回归分析研究了气温对水管仪、伸缩仪的影响,并进行了干扰的定量剔除;其次,通过回归残差分析研究地震前水管仪、伸缩仪的异常特征,认为精河6.6级地震前存在3项异常:①2016年5月22日起,水管仪NS分量S倾幅度0.53";②2017年3月24日起,EW分量E倾幅度0.28";③2016年9月10日起,伸缩仪NS分量出现压缩现象。     

面向目标的起伏地表组合震源延时参数计算方法

组合震源技术通过调节延迟激发时间和震源埋藏深度能够实现地震波场的定向传播,提高地震波的照明能量和地震数据信噪比.然而,目前国内外对基于特定目标的组合震源最佳聚焦方向的选取以及起伏地表组合震源定向理论的研究相对较少.在聚焦方向选取方面,目前基本是利用多种不同延时参数的组合震源分别进行试验,从而确定较好的组合震源延时参数.本文则利用爆炸反射面原理,在目的层界面上均匀布置震源同时激发地震波,能够产生垂直于地层界面传播的平面波,当初至波传播至地表时进行地表方向统计.根据互易性原理,以初至波传播方向的反方向为聚焦方向,激发产生的地震波主波束方向将垂直入射到目的层界面上,从而精确的计算出组合震源的最佳聚焦方向.在组合震源定向方面,目前主要是利用组合震源方向因子公式进行计算,但该方法要求震源布置在同一条直线上,并不能满足起伏地表的应用要求.本文以惠更斯-菲涅尔原理为理论基础,提出通过炮点向量在聚焦方向上的投影来确定组合震源传播至虚拟波前的走时,从而确定任意起伏地表组合震源的延迟激发时间.该方法不仅能够计算出沿给定地质模型的目的层界面垂直入射的组合震源聚焦方向,也能够确定任意起伏地表情况下形成沿该聚焦方向定向传播地震波场的组合震源延迟激发时间.因此,本文提出的面向目标的起伏地表组合震源延时参数计算方法对组合震源数据采集具有理论与实践意义.     

大陆架科学钻探CSDP-2井的垂直地震剖面测量

南黄海海相地层的地震波场特征和层位标定一直是困扰地震勘探的重要问题.为了近距离、高精度和高分辨率地观测井周围构造特征和岩石性质引起的波场变化,为地震资料的采集、处理与解释提供地震波衰减规律、速度与层位标定等信息,对大陆架科学钻探CSDP-2井实施了近零偏移距垂直地震剖面（VSP）观测.针对海相地层顶部强反射界面地震波穿透难的问题,采用了大容量气枪震源并设计了气枪阵列组合方式,提高了激发地震波的能量,获得了强反射界面之下清晰的PP、PS下行波和上行波信号.采用了三分量偏振合成、组合滤波和波场分离等处理方法,对VSP观测数据进行处理,获得了海相三叠系—志留系的精细的纵波、横波速度结构和地层吸收因子等物性数据,建立了钻井地层、测井、VSP上行波和多道地震剖面对应关系,实现了不同尺度的地质和地球物理属性资料的有效衔接,标定了钻井地质剖面上各深度地质体的地震反射特性,厘定了过井地震剖面上反射同相轴的地质属性.此次观测取得的纵波、横波速度信息,成为建立南黄海海相地层速度模型主要的资料来源,也是地震资料的岩性反演处理不可缺少的信息.