抽水对泰安地震台钻孔分量应变的影响及其机制

抽水干扰在钻孔应变观测中常见且影响显著,为了捕捉到真实的地震前兆信息,必须对其干扰机制进行研究。统计结果表明,近年来泰安台RZB-3钻孔分量应变受抽水干扰严重。对此,文中以一个现场查明抽水信息的抽水干扰为例,分正常抽水、中断抽水和恢复抽水3个时段计算了钻孔的主应变状态,并利用集中载荷模型反演了应变仪相对抽水源集中力的深度和集中力,在此基础上正演模拟计算了抽水干扰对周边区域的影响。结果表明:1)反演的抽水源集中力位于抽水井底部及其下方附近,与实际情况吻合,模型较好地模拟了抽水干扰对钻孔应变的影响机制和程度;2)钻孔分量应变观测的应变状态与抽水干扰模型正演结果较为一致,根据观测结果计算的钻孔主应变反映了不同抽水状态下钻孔的应变状态;3)反演的抽水源集中力与所抽出的水量载荷相比,抽水过程对岩石孔隙压力的影响要显著得多。

高淳台YRY-4钻孔分量应变观测数据突变(阶跃)及异常特征分析

利用2012—2016年江苏省南京市高淳台钻孔应变观测数据出现的8次突变(阶跃)事件,通过对其突变形态特征、阶跃幅度、持续时间及异常性质进行分析,并结合地震实例探讨钻孔应变与地震前兆异常机理之间的关系。

静宁台钻孔分量应变观测运行情况分析

通过对静宁台RZB型钻孔分量应变观测的连续率、完整率、M_2波振幅因子和相对中误差、自检内精度等方面的分析得知:静宁台RZB型钻孔分量应变观测的仪器运行情况良好,观测资料的完整率在99%以上;M_2波振幅因子相对稳定,变化范围在0.05以内;相对中误差均小于0.1;自检内精度小于0.2的和大于0.2的各占一半,最大的不超过0.32。均符合形变学科规范要求。

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。

利用远震面波估计凉山州地震综合观测钻孔应变仪的耦合系数

分量钻孔应变观测中的耦合系数(A、B)对于定标应变观测量具有重要意义,本文通过中国地震科学实验场深井地震综合观测项目积累的地震仪与应变仪共点观测地震波资料,验证了钻孔应变观测面波标定方法的可行性.利用三个观测台站的多个远震记录,开展了多频点面波标定实验,所获取的耦合系数对比理论固体潮标定结果具有更好的稳定行和合理性.本文的研究结果表明,提高现有钻孔应变观测台站的采样率至不少于1 Hz,深入开展远震应变地震波和共点(或近场)地震仪的面波记录对比研究,有利于获取全频段的耦合系数结果,对于提高应变观测数据的准确度及其深入应用具有重要意义.

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。

山西代县YRY-4分量钻孔应变观测资料分析

基于2016—2021年山西代县YRY-4分量钻孔应变观测资料,采用Venedikov调和及相对标定等方法,从观测数据连续率、完整率、年变趋势及稳定性等方面,验证观测数据可靠性,并利用相对标定结果对观测数据进行校正。根据“钻孔加衬”理论模型和应变换算理论,解算测区构造应变变化,结果表明:代县测站附近的应变场处于稳定拉伸状态,应变主方向为187°。

山西忻州地区YRY-4分量钻孔应变仪典型干扰因素分析

YRY-4分量钻孔应变仪具有高分辨力特点,在实际运行过程中能够记录到多种类型的外界干扰,表现为观测曲线突变或趋势异常。选取山西忻州地区5套四分量钻孔应变仪自运行以来的观测资料,基于各类干扰因素特征进行分析,结果表明:在日常运行中,影响钻孔应变观测的典型干扰因素主要有观测系统、自然环境、场地环境、人为干扰等;观测系统运行稳定,映震效能良好。

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。

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.

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。

新疆分量式钻孔应变阶变异常的统计特征及其在地震预测中的应用研究

新疆分量式钻孔应变异常类型有多种,阶变型异常是其中重要的异常类型之一。系统地研究了新疆地区分量式钻孔应变阶变型异常的统计特征及其和地震的关系。结果表明,阶变型异常以短临异常为主,异常持续时间小于 90 d 的占 97%,异常出现后 3 个月内发生地震的占 55%;应变阶变异常量级范围为 10-6～10-4;应变性质以塑性为主,占 77%;映震效果较好,映震率为 85%。

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。

基于分量钻孔应变资料分析测区构造应变变化

根据"双衬套"理论模型和应变理论,以易县台分量钻孔应变观测资料为例解算测区构造应变变化。由于易县台分量钻孔应变元件灵敏度不一致,首先进行相对实地标定,数据信度由0.7557升高到0.9344;其次,应用理论固体潮对易县台分量钻孔应变进行绝对标定,得到耦合系数;最后,通过应变换算得到易县台观测点附近的应变参数,面应变εa每年以2440 ns的速度变化,最大剪应变εs以每年230 ns的速度变化,应变主方向为138°。综合结果表明,易县台测区附近的构造应变呈稳定拉伸的状态。

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。

分量式钻孔应变观测耦合系数的计算

根据双衬套钻孔应变观测力学模型,推导出平面应力作用下各分量应变观测中两个耦合系数(A、B)的计算公式,为进一步确定地壳应变场最大、最小主应变的数值及方向提供了必需的前提条件,对当前国内外开展的利用钻孔应变进行地震、火山和板块边界的观测研究具有一定积极意义.研究结果表明,A、B与用双环模型和复变函数法解算出的c(面应变响应因子)、d(剪应变响应因子)之间分别存在2倍的关系(c=2A,d=2B),并且二者绘制的曲线完全一致,c、d的物理含义分别是地壳岩石面应变与剪应变观测的井孔耦合系数.

用多分量钻孔应变仪资料推算测区附加应变场方向

以福建漳州台深井观测资料为例,探讨用多分量钻孔应变仪资料推算测区附加应变场方向。依据观测资料的特征,把动态应变场分解为背景应变场和附加应变场。为了研究附加应变场主应变方向的变化特征,采用"钻孔加衬模型"公式,计算了主应变方向矢量,绘制了矢量轨迹图,结果为顺时针旋转的椭圆。在2010年3月4日台湾高雄6.7级地震前,矢量轨迹图有比正常情况更零乱、离散的现象。