基于四分量钻孔应变数据的神经网络地震活动性预测分析

首先利用四分量钻孔应变数据独有的自洽特性,构建震前应变特征数据集;之后基于一维卷积神经网络框架,设计地震震级与方位的预测模型;然后通过混淆矩阵计算准确率、召回率以及F1分数,对模型预测结果进行评价与修正;最后对我国西南地区的永胜、昭通、姑咱及腾冲四个台站的钻孔应变特征分别进行训练与验证,并讨论了不同特征窗长对预测效果的影响。训练完成后的模型效果在测试集上均表现优异,四个台站对震级和方位预测的平均准确率分别可达85%和80%左右,说明四分量钻孔应变数据特征与地震的发生有着很强的相关性,通过卷积神经网络对地震前兆特征进行挖掘具有很大研究潜力,本文提出的预测策略也为未来短临地震的精确预测研究打下基础。

海底四分量各向异性介质高斯束偏移方法

基于弹性波动方程的多波多分量高斯束偏移方法计算高效且成像精确,适用于复杂地质构造,目前多应用于陆地三分量数据,对于海底地震数据存在明显的适应性问题:①不完整的海底边界条件导致P波和S波无法彻底分离,上、下行波会在海底的记录方式下发生混叠,造成虚假成像;②地下介质中普遍存在的各向异性带来运动学信息误差,导致最终成像出现反射波归位不准确、绕射波收敛效果差、能量不聚焦等问题。为此,提出一种兼顾各向异性特性、直接使用包含水压分量的海底四分量地震数据进行弹性高斯束偏移成像的方法。首先,假设海底接收界面为各向同性,以弹性波波动方程和海底完整边界为基础进行波场延拓,得到四分量数据的波型分离矩阵;然后,结合各向异性射线追踪和动力学参数近似,实现了VTI介质的弹性波高斯束偏移。2D层状模型和北海Gullfaks区域模型的数值试算结果表明,所采用的海底四分量各向异性介质高斯束偏移方法抑制了不完整边界条件造成的成像假象,能够自动分离海底各向异性介质中的PP波和PS波,实现转换波的准确成像,更精确地恢复和归位地震波,提高了地震资料成像分辨率,尤其适用于复杂海底的大炮检距、宽方位地震勘探。

基于海底节点四分量的Vz噪声识别及压制技术研究

海底节点地震数据处理时“横波泄露噪声”或“Vz噪声”的压制是去噪处理中的关键环节之一。通常方法是基于P分量模式识别Z分量中的Vz噪声。但在应用中,发现很难通过P分量构架的噪声模型将Z分量中的VZ噪声完全压制干净。因此,该文充分利用OBN(Ocean Bottom Node)数据四分量的优势,提出一种联合R、T、P分量对Z分量噪声进行模式识别和模型构建,进而压制Vz噪声的处理方法。通过本方法,可以更好地提取Z分量中存在的横波噪声,相比原方法具有更好的去噪效果。

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_(S)6.6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。

高采样四分量钻孔应变仪记录应变地震波的可靠性分析

自2017年开始,陆续对中国地球物理台网10个钻孔应变测点的数据采集器进行升级,产出了大量的高采样钻孔应变观测数据.利用相关系数和自检精度2个检验四分量观测数据自洽性能的指标,定量分析了台站记录的2020年2月3日成都5.1级和2020年3月25日千岛群岛7.5级地震的应变地震波,结果显示高采样观测数据信度较高.对比分析了10个台站记录的2次地震的震相,证明高采样四分量钻孔应变仪具备记录清晰应变地震波的能力,且其可靠性较高.综合结果证明,高采样四分量钻孔应变观测可进一步为地震学研究提供新的数据资源.

四分量钻孔应变对气压响应的传递函数及围岩力学参数估算——以江苏江宁台为例

目前中国有60余处四分量钻孔应变测点,这些测点的观测数据在地球动力学和地震前兆等研究中均发挥着重要作用。但在实际观测中,不少四分量钻孔应变仪会受到不同周期气压波的干扰。截至目前,还鲜有关于该类仪器对气压频响效应研究的报道。文中以江宁台为例,尝试采用传递函数对其进行系统诊断;在此基础上,进一步利用双衬套力学模型反演其钻孔围岩的力学参数。结果表明:1)在0.1~30cpd频带内,气压和钻孔应变的相干性较好;2)低频带(0.1~0.5cpd)的气压响应最好,高频带(>8cpd)次之,中频带(0.5~8cpd)则略差;3)若不考虑日波和半日波频段的影响,在整个频带内,4个分量的应变和面应变气压系数谱近线性平稳;4)在高频带,钻孔应变对气压响应的相位谱呈指数形式上升,平均滞后约24.2°,频率依赖性明显;5)利用面应变低频气压系数均值反演的钻孔围岩弹性模量和泊松比分别为33.9GPa和0.27。以上结果将不仅有助于气压效应的分频改正,同时还能为钻孔围岩力学参数的定量反演提供新方法。

一个四分量Camassa-Holm系统的行波解

考虑了一个具有双哈密顿结构、无穷多守恒律的带有任意函数的四分量CH系统,得到了当该系统具有对称行波解时所满足的条件,导出了带有任意函数的尖峰解的显式表达式,通过对解的直接约化得到了一些两分量CH型系统的尖峰解表达式.

四分量钻孔应变台网汶川地震前的观测应变变化

检验一个观测变化是否地震前兆异常,需要3个判据:1)有正常背景;2)非干扰影响;3)与地震相关。依据这3个判据,对汶川地震区周围"十五"期间新建立的四分量钻孔应变台站的数据进行分析,结果表明地震之前没有可靠的明显异常变化。进一步对地震前观测应变变化主方向的分析结果表明,它们并非都指向震中。

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.

参数不对称同塔四回输电线的零序四分量法及故障分析

同塔四回输电线路大量存在阻抗参数的不对称性。为了完全解耦参数不对称的阻抗矩阵,提高同塔四回输电线路的故障分析精度,需引入新型的相模变换方法。为此,参考已有相模变换的解耦思路,提出零序四分量法。该方法保持各回线的正、负序量不变,仅在零序中单独引入一个同向量和三个带修正系数的环流量,从而完成矩阵的完全解耦。零序四分量法可分别应用于同电压等级和跨电压等级的参数不对称同塔四回线系统的故障分析。由序分量定义与故障边界条件可得各故障复合序网。仿真结果证明了零序四分量法所得故障分析结果的正确性。

四分量钻孔应变观测的实地绝对标定

钻孔应变观测的实地标定问题有二层涵义:在第一个层面上,可以认为实地标定是相对室内标定而言的,是对仪器(元件)灵敏度的标定,称为相对标定;在第二个层面上,由测值换算出孔径相对变化以后,还要利用理论固体潮等依据对与钻孔周围介质的弹性有关的参数进行标定,从而给出应变变化,称为绝对标定。文中提出了四分量钻孔应变观测的绝对标定的新方法,并以昌平台RZB-1型钻孔应变观测为例进行实际应用,取得了相当好的结果。

四分量钻孔应变观测资料的换算和使用

水平四分量钻孔应变仪观测的是地表附近一点的水平应变变化。但是其直接记录并非应变变化,应根据互检条件先进行实地相对标定(计算元件校正系数),然后用理论固体潮进行实地绝对标定(计算探头校正系数),才能进行应变换算,给出可作为应变变化使用的数据。因为钻孔应变仪观测的是应变变化,所以实地标定和应变换算都需要用增量。对于精确的研究,这些校正系数都可能随时间变化,因而需要根据具体问题按特定时间段对校正系数进行计算。该文比较系统地说明了四分量钻孔应变观测资料换算和使用的基本步骤和具体方法,并以姑咱台的观测资料为例,给出了具体分析结果。

高采样率四分量钻孔应变同震响应分析

针对2012年4月11日苏门答腊北部附近海域8.6级地震,选取了2套10Hz采样YRY型四分量钻孔应变仪、1套100Hz采样FBS-3B型宽频带地震计的观测结果,在预处理后对比分析了上述观测结果在同震时段的响应特征。利用S变换方法研究了整个同震时段的频谱动态演化过程,并对各震相时段的频谱细节进行了分析。同站点地震仪与钻孔应变仪S变换结果表明,二者的同震频谱演化过程具有较好的一致性,可以相互参照进行波动信号的甄别,说明钻孔应变仪在高频端的监测结果是可靠的。

钻孔四分量应变观测自检内精度分析

根据钻孔四分量应变观测特点,分析了评价该观测手段的质量指标:相对标定自检内精度。介绍了相对标定自检内精度方法以及存在的问题。通过对比分析平均值、相关系数等,提出不同的求偏差方法,改进了相对标定自检内精度法,使其能尽量客观地评价观测质量。

一种适合方位建筑物的基于物理散射模型的极化SAR影像四分量分解方法

针对走向与雷达飞行方向不平行的建筑物(简称为方位建筑物),提出了一种基于物理散射模型的极化SAR影像四分量分解方法.该方法用于区分散射类型易混淆的方位建筑物和植被.本文首先对方位角补偿后的相干矩阵进行相位旋转;然后构造一种修正的体散射模型,该模型包含纯体散射模型和方位二面角散射模型;最后加入两个能量限制条件,有效避免了负能量像素点的出现.实验结果表明,与已有的四分量分解方法相比,提出的分解方法有效解决了方位建筑物被误识别为植被等体散射类型的问题且消除了负能量,有利于从植被中区分方位建筑物.

对近海四分量地震技术研究与应用的认识和思考

从我国近海的地质和纵波地震勘探现状来看,四分量地震技术能够解决一些勘探难题。该项技术引入我国还只有4年时间,在1998-2000年之间开展了处理和解释方法研究,并在莺歌海盆地进行了试验,之后,国外石油公司分别在合作区块蓬莱19-3油田采集了三维四分量地震资料、在崖城13-1气田采集了2条测线的二维四分量地震资料。从我国的试验情况来看,四分量地震勘探在解决气烟囱成像、小断层及低幅度构造识别、岩性及浅层气藏预测方面的效果是很好的,在各向异性研究方面也能起到较好的效果。认为我国在四分量地震技术研究方面还需要加强,还需要继续投入大量资金;虽然在四分量地震技术方面还有一些问题有待解决,但它的应用前途是光明的,因为单一的纵波勘探必将走向多分量勘探。

钻孔四分量应变观测数据不同时间尺度的自检分析

利用高台地震台不同时间尺度的钻孔四分量应变观测数据计算元件相对校正系数、自检内精度和面应变相关系数。分析认为,对较长时间尺度观测数据进行质量评价、应变换算和地震研究时,相对标定处理应选用连续观测的日均值或5日均值数据;对较短时间尺度观测数据进行以上分析时,相对标定处理应选用整时值数据。

姑咱台四分量钻孔应变观测的实地标定

为提高观测数据的准确性,对姑咱台四分量钻孔应变观测进行了实地相对标定和实地绝对标定。在标定过程中,充分考虑了相位滞后对耦合系数反演的影响,通过反演计算得出相位滞后并将其消除,这样得出的耦合系数的准确性比没有考虑相位滞后得出的耦合系数的准确性有明显提高。

四分量钻孔应变资料的质量评价及拟合分析

针对"十五"期间完成布设的YRY-4型四分量钻孔应变仪的观测数据,简要分析了气压、水位与应变观测三者间的相互影响关系,介绍了几种典型的水位干扰因素影响特点。在对观测资料进行初步评价的基础上,利用四分量观测特有的自检功能,对应变观测资料的质量进行了更深入的评价。依据资料质量评价结果,在仪器稳定期内借助包含气压、水位影响的综合拟合模型,给出了信度较高观测站的各路分量响应率、气压系数、水位系数等参数的分布情况,可作为今后进一步分析的背景参考。

裂隙对四分量钻孔应力–应变观测影响的数值模拟分析

钻孔围岩中存在裂隙是导致钻孔应力–应变观测中测试值不满足自洽关系的原因之一,但缺乏理论依据。建立若干个二维有限元模型,通过模拟计算相邻45°的各元件位移,定性地研究裂隙与最大水平应力的角度、最大水平应力与最小水平应力比值、裂隙与孔壁距离、长度、宽度和材料属性几种典型要素对四分量钻孔应力–应变观测的影响。结果显示,几种因素对钻孔应力–应变观测都有比较明显的影响,当裂隙延展方向与最小水平应力方向一致或最大水平应力与最小水平应力比值越大、裂隙与孔壁距离越近、裂隙尺寸越大、裂隙的材料属性与围岩的差距越大时,裂隙的存在对观测的影响越明显。