基于探地雷达的路基地下异常体全波形反演

路面塌陷及地下空洞隐患往往较为隐蔽且事发突然,造成了人们生命和财产的巨大损失,对于道路塌陷及地下空洞隐患的检测分析显得至关重要。探地雷达(Groud Penetrating Radar,GPR)因其具有精度高、效率快、连续无损、实时成像等优点,是目前城市道路塌陷隐患探测的主要方法。针对GPR传统目标函数全波形反演(Full Waveform Inversion,FWI)中激励源子波估计不准确而导致反演准确性和可靠性降低的问题,提出了一种褶积型目标函数FWI算法。对于路面塌陷及地下空洞2种情况,通过建立合成数据模型,与传统目标函数FWI的反演结果进行对比,说明了褶积型目标函数FWI算法在激励源子波估计不准确的情况下依然可以得到良好的反演结果,验证了该算法的有效性;最后将该算法用于2组不同灾害类型的GPR实测数据中,分析反演得到的地下介质相对介电常数分布情况,验证了褶积型目标函数FWI算法对于实测数据的实用性,从而为路基地下异常体探测提供理论依据。

利用信息剖面图进行地下异常体定位

跨孔电阻率法是探测地下埋深较大的微细地质结构的一种行之有效的方法；利用跨孔法所测得的数据绘出的信息剖面图可以用来确定复杂情况下目的体位于孔区内外的位置。

2018年9月8日墨江5.9级地震云南普洱大寨流体异常特征及机理

文中梳理了2004年以来普洱大寨井连续观测的水化学离子和井-含水层渗透性异常特征。研究发现,在观测井周边250km范围内5.5级以上地震发生前,多次出现过可重复、可类比的异常变化,对地震具有较好的异常指示和预测意义。但相比以往震例,墨江5.9级地震发生前,无论是化学离子还是物理参数均出现了观测以来幅度最大的变化,异常状态较以往强烈很多,但发震的震级只有5.9级。为了研究这一现象产生的原因和机理,文中尝试从区域深部物质活动和区域应力水平2个方面对墨江5.9级地震前的异常演化过程开展讨论,得到以下认识:墨江5.9级地震前,流体异常整体呈现出较为显著的从深部到浅部、从背景到短期微观异常再到临震宏观异常的演化过程;墨江5.9级地震前,普洱大寨连续观测的水化学离子浓度异常和井-含水层渗透性的改变是由于区域内垂向剪切应力持续增强引起的含水层受挤压,从而形成了垂向的流体补给,最终引起不同含水层水体发生交替混合而产生的结果;本次异常形成初期还伴随深部物质剧烈活动的现象,较为显著的由深部到浅部的耦合作用过程可能是导致墨江5.9级地震前出现自观测以来地下流体异常幅度最显著的原因。因此,流体活动从深部开始,随着区域应力不断积累,不断向地表传递的演变过程是墨江5.9级地震前流体异常演化的本质特征;区域应力的作用方式和深部物质活动程度不同,是引起墨江5.9级地震前异常特征与研究区其他历史震例前明显不同的根本原因。文中研究为全面认识普洱大寨井地下流体异常的预测意义和地震前流体异常的深浅耦合演化过程提供了一定参考。

张北-尚义地震前的地下流体异常及其跟踪预报

张北－尚义地震前华北北部地区存在为期两年以上的地下流体高值中期异常；近一年来该区地下流体异常此起彼落并与某些中等或中强地震活动遥相呼应；震前两个月距震中１００～２００ｋｍ的地区出现典型的地下流体短临异常。两年来跟踪上述异常，不断修正对震情形势的认识，震前半个月做出较为成功的短临预报。

汶川M_S 8.0地震的地下流体与宏观异常及地震预测问题的思考

在汶川MS8.0地震地下流体异常资料的收集整理与宏观前兆异常的现场调查基础上,认真分析目前地震预测的困难与能力之后,认为汶川MS8.0地震的预测失败并不意味着地震不能预测;认为汶川MS8.0地震前前兆异常的数量偏少,但仍有一定规模的地下流体异常与明显的宏观临震异常;还认为震前作出预测可能困难,但震前有所觉察应是可能的。为提高中国地震预测能力,提出了要改革目前的"监测、预测、研究三分离"的管理机制和"专业与地方两条线"的管理体制,要改变地震日常分析预报中"电脑代替人脑"的工作现状和过早地"程式化与规范化"的工作模式,要提倡创新性的科学探索,要重视前兆异常的震前调查与落实,要重视宏观异常的监测与研究等的工作建议。

氢氧稳定同位素在地下水异常核实中的应用

在地震地下流体研究中,区别地下水是受浅层物质补给还是受深部介质活动的影响,是异常核实的主要任务。氢氧稳定同位素技术能够有效地识别地下水的来源与补给过程。文中概述了氢氧稳定同位素方法在地下水异常核实应用中的基本原理、水样采集和测试技术,列举了应用氢氧稳定同位素技术研究井水位升高和水质浑浊异常现象的实例,就氢氧稳定同位素用于核实地下水水位、水温、化学组分和宏观异常进行了简要讨论。该方法的广泛使用,有助于识别地下水异常的构造与非构造影响因素。

基于《中国震例》的地下流体异常特征统计分析

基于《中国震例》记录的1966年以来的震例,按异常测项和变化类型分类统计了与地下流体相关的异常数量与震级、震中距、持续时间的相关性。结果显示:中国大陆M6.5以下地震的地下流体异常数量与震级无相关性,M6.5以上地震异常数量随震级的增大而增多,二者呈指数关系;地下流体异常多集中于距震中300km范围内,且各测项间无明显区别,异常数量与震中距之间呈Gamma分布特征;地下流体异常时空演化主要表现为"向震中收缩"、"构造控制"和"相对集中"三种典型特征,震前异常数量主要表现为"持续增长"型和"先增后减"型两类,且以"先增后减"型居多。本文统计得到的地下流体前兆信息特征,可为今后地震预报实践提供一定参考。

北京及邻近地区中等以上地震地下流体异常识别与特征研究

系统分析了北京及其邻区多年积累的震例资料,提出该区的地下流体异常分为趋势上升型中期异常、转折型中短期异常、突发型短期异常和短临异常等类型。运用“同一化”思路、从属函数、剩余曲线及原始曲线均方差等异常判定方法,提取了中等以上地震,特别是5级以上地震的中、短、临异常实例。通过对流体异常特征的统计分析,给出了北京及邻近地区的中期、中短期、短期和短临异常的时间分布特征,并对地震前各阶段异常的超前时间进行了总结,该时间可作为发震时间的预测指标。在实际应用中可为该区的震情判定提供依据。

水化学分析方法在地下水异常核实中的应用

地震前兆识别中的异常核实工作是提高地震分析预报能力的重要环节。"四图一法"是地下水异常核实中有效的水化学分析方法,其中Piper图和Schoeller图用于判定地下水化学类型和补给关系,Gibbs图用于判定地下水化学成分来源,Giggenbach三角图用于判定地下水的水岩平衡状态和是否有深部活动信息,以及混合比例法用于计算地下水的混合程度。同时,介绍了水化学分析方法在异常核实应用中的水样采集、测试方法和基本原理。使用水化学分析方法,有助于判定异常的构造或非构造活动影响因素,提高异常判定的科学水平。

怀4井地下流体异常与地震的关系

怀 4井为国家重点观测井,在多次地震前都有明显的异常出现,对监视北京西北地区的地震起着重要的作用。文中分析了 5次中强地震前怀 4井地下流体测项的异常情况。统计了自 1998年以来周围 300km范围内 4级以上地震前怀 4井流体测项的映震情况。认为怀 4井对其周围 260km范围内≥4 0级的地震反应比较灵敏。并归纳出怀 4井流体测项前兆异常的如下特征: 1)水汞前兆异常形态为突跳型,异常结束后发震; 2)断层气二氧化碳前兆异常形态为多点高值起伏型,异常转折下降中发震; 3)水氡前兆异常形态为阶变型,异常中发震; 4)氢气前兆异常形态为突跳型,异常结束后发震。通过本研究,有助于今后对怀 4井流体异常的识别,根据怀 4井各测项对地震孕育各阶段反映的差异,更容易判定未来地震的发震时刻。

唐山7.8级地震前后地下流体动态异常演化特征

以 30口水动态及油井动态观测井 1 973年至 1 978年的观测资料为基础 ,对唐山7.8级地震前后水动态和油井动态异常的演化过程进行了分析研究 .认为该次地震前后水动态演化过程可分为 4个阶段 .异常首先在震中区附近出现 ,然后异常区向外围区扩展 ,并呈现多点集中的特点 .在中短期阶段异常明显向震中区收缩、迁移 .

区域应力作用引起的北天山地区地下流体异常特征分析

大量观测事实表明 ,赋存于地壳深部的流体 (水、气、油 )作为弹性介质 ,对深层地壳应力的分布、变化、转移过程及地震孕育、发生等有着较为灵敏的反映。地震的形成与区域构造应力活动强度密切相关 ,这种大范围的区域应力作用会形成多个应力集中点 ,在众多应力集中点上可产生地下流体前兆异常变化。在对新疆地下流体数十年的监测中 ,发现强震前出现大量与地震有关的由区域构造应力活动引起的前兆异常 ,异常范围广且种类繁多 ,它们在成因、特征上与震源应力活动的前兆异常明显不同 ;这种地下水位地震前兆异常场 ,不能完全孤立地与单个地震事件相对应 ,应充分考虑到它与一组或系列地震有关 ,而这些地震往往与块体挤压、断裂活动等区域性的应力活动有关。因此 ,正确区分并掌握其不同的特性 ,对地震预报具有一定的意义。

滇川地下水异常时空转移特征研究

分析研究川滇及邻区地下水异常在中期—短期—临震孕震阶段认为,异常时空转移是地震短临跟踪的一种有效方法。根据中期—短期—临震异常井孔数量少—增多—减少(密集)等变化,判定地震孕育所处阶段。并用有无区域性异常时空转移等特征预测强震和非强震;用异常时空转移的方向大致估计可能的发震地区;用短临孕震阶段时空转移的明显程度预测发震时间。

1998年1月10日张北-尚义6.2级地震地下水位异常的检验性预测

分析了距张北-尚义Ms6.2地震震中110km范围内，内蒙古自治区前兆台网地下水位高值异常特征。利用水化前兆标志及判定方法探讨了水位高值异常与张北-尚义地震的关系，并对其判定指标进行了统一约定，分别用异常频次累加加速判别指标值和异常频次综合变化速率值二项指标对张北-尚义Ms6．2地震进行了中期、短期、短临尺度的检验性预测。张北-尚义Ms6．2地震的发震时间基本符合判断结果，指出地下水位高值异常是1998年1月10目张北-尚义Ms6．2地震的前兆反映。

秦岭隧道地下水化学异常对衬砌混凝土的腐蚀及防治对策研究

混凝土是一种耐久性较好的隧道衬砌材料,但在化学侵蚀介质的作用下,其保持自身作用的能力较差。秦岭Ⅱ线平导地下水硫酸根离子含量高达917～1423 mg/l,属于地下水化学异常,其异常组分的形成机理为围岩中黄铁矿氧化形成大量的硫酸根和氢离子,后者使含钙矿物水解或溶解生成钙离子,从而导致水化学类型的改变和矿化度的升高。根据TBJ210-86《铁路混凝土及砌石工程施工规范》判定,平导异常段硫酸盐对衬砌混凝土的腐蚀程度为中等,具体可以从硫酸根异常水防治和衬砌混凝土材料选用上解决水化学异常的腐蚀问题。

张北6.2地震前后地下水位异常动态及与地震的响应能力

使用距１９９８年１月１０日张北ＭＳ６．２地震３００ｋｍ范围内的内蒙古自治区前兆台网５口水井的地下水位资料，分析了地下水位趋势异常特征及张北ＭＳ６．２地震前后１０天地下水位的微动态特征，表明在张北ＭＳ６．２地震前后地下水位确实存在着明显的异常反应。并用“八五”攻关水化、水位地震短临预报新方法分析研究了张北ＭＳ６．２地震前后水位群体异常的变化特征与张北地震的关系，对张北ＭＳ６．２地震做出了中期、短期、短临尺度的检验性预测，张北ＭＳ６．２地震的发震时间和本文的判断结果基本符合。指出内蒙古自治区前兆台网地下水位异常是１９９８年１月１０日张北ＭＳ６．２地震的前兆反映。

巴林左旗-阿鲁科尔沁旗5.9级地震前地下流体异常特征分析

2003年8月16日内蒙古巴林左旗-阿鲁科尔沁旗间发生5.9级地震。根据年度危险区的确定、前兆异常跟踪及其主要依据,分析了这次5.9级地震前大甸子井、库伦井地下水位、开鲁井水氡等前兆异常,在此基础上,对内蒙古附近区域的前兆异常也进行了分析和探讨,表明该次地震前在内蒙古及附近区域出现了一组中期、短期前兆异常及宏观异常,文中还研究了该区域前兆异常的演化过程。

大华北南部地区地下流体异常与南黄海6.1级地震

系统清理了1995～1996年大华北南部地区地下流体异常，并分析了其与1996年11月9日南黄海Ms6．1级地震的关系，认为地下流体异常的主体是杨兆，但又不能全部归属于这次地震。文中还指出了该区未来地震向NW方向迁移的可能性及其对豫鄂交界、鲁豫交界区可能产生的影响，以及需要进一步加强的研究工作。

综合勘探技术在道路地下空洞异常探测中的应用

本文通过对天津地铁3号线解放北路站出现漏水险情后附近道路地下空洞异常的勘察探测,对综合勘探技术在地下空洞异常探测中的应用进行了分析总结,对今后类似工程情况的处理具有一定的借鉴作用。

用地下水位异常对1998年1月10日张北-尚义M_S6.2地震的检验性预测

分析了１９９８ 年１ 月１０ 日张北尚义 Ｍ Ｓ６ ．２ 地震前后晋冀蒙交界地区前兆台网地下水位异常特征．用多层次跟踪预报法对该次地震进行了检验性预测，探讨了地下水位高值异常与该次地震的关系．检验预测结果表明。