高台YRY钻孔应变仪与BBVS-120地震仪青海玛多M S7.4地震同震对比分析

以高台台秒采样YRY-4钻孔应变仪记录的2021-05-22青海玛多M S7.4地震观测数据及同址观测的BBVS-120地震仪重采样秒数据为研究对象,进行观测曲线变化特征、地震学震相及频谱特征对比分析。结果发现,钻孔应变仪秒采样数据同震记录清晰,满足四分量钻孔应变观测的自检特性。两套仪器均能记录到玛多地震的震相数据,且震相形态相似,到时基本一致。两套仪器的频率谱及时频分布形态相似,频谱成分接近,但频率分布和幅值变化存在差异,这与仪器的观测原理、分量(测向)方位、频带宽度及观测灵敏度等有关。为进一步分析钻孔应变仪的动力学意义,对仪器进行不同时间节点的空间投影,结合震中与台站的相对方位进行分析,发现接近震中指向台站SW-NE向分布的2323、2324分量和垂直于震中指向台站分布的2321、2322分量受力状态相反,可能与P、S波传播规律有关。

DRY-1B型电容分量式钻孔应变仪关键技术与应用

文章简述了DRY-1B型电容分量式钻孔应变仪(简称“钻孔应变仪”)的理论基础,攻关了微位移感知、降噪、控温、性能测试、标定等关键技术,并通过了性能测试,标定结果表明:该应变仪达到了高分辨率(≥5×10^(-11)ε)、宽频带(10~100 Hz可选)、大动态范围(≥1×10^(-3)ε)、24位AD记录、低功耗(<3 W)等技术指标,其性能优于同期美国PBO和日本同类钻孔应变仪,是一款国际领先的地壳运动长期观测仪器,基本能够满足地壳长期应变缓慢积累的蠕变运动和短期应变快速变化的地震火山活动等观测需求。2008年以来,通过20余个地应力台站的应用,该钻孔应变仪记录到大量的地壳形变、断裂活动、同震应变波、应变阶跃、矿压活动等应变信息,并以北长山地应力台站应变监测数据自洽性检验和土耳其地震映震能力分析为例发现:北长山地应力台站电容传感器1#+3#和2#+4#元件应变曲线总体平稳,相关系数R2达到0.95;1#-3#和2#-4#元件的差应变年变化速率为10-8量级,反映出长岛地区以剪切应力为主,且处于地震活动相对高的应力环境;利用该应变仪观测到2023年2月6日土耳其M 7.8级和M7.5级两次地震明显的同震应变响应,尤其是获取了M7.8级主震面波周期为50~60 s,呈现出面波异常,理论上可分辨出100 km范围M0.74级地震产生的应变波,达到了应用示范效果。该钻孔应变仪在地球动力学研究、内动力地质灾害监测等领域具有较好的推广价值和应用前景。

用地震仪准确标定钻孔应变仪

通过共同观测远震面波,可以用地震仪标定钻孔应变仪。其基本思路是先用勒夫波标定剪应变灵敏系数B值,再用瑞利波标定面应变灵敏系数A值。但用不同远震的面波标定出的B值和A值差别较大。为此,引入效度来表示所用地震的面波能够准确地标定出B值和A值的程度,用效度最高的标定值作为最终标定值。用该方法标定仁和地震台的钻孔应变仪,得到A=0.36,效度为-0.71;B=0.73,效度为-0.92。

四川姑咱台钻孔应变仪异常核实分析

2020年5月至2021年7月,姑咱地震台YRY-4分量钻孔应变仪出现了明显的4个分量同步压性-张性异常变化,经过系列异常排查和实验,利用对比分析、自检性分析、滤波分析等方法,最终认定该异常变化为仪器数采故障引起的干扰,排除了地震前兆异常的可能。

地震仪与钻孔应变仪联合测定近震Pg波速度

通过对比仁和台地震仪与钻孔应变仪观测曲线,采用滑动分析方法计算多个近震Pg波速度,综合考虑反射波影响和测定效度,最终测得仁和台近震Pg波速度为5.98 km/s,该值与云南2015地壳速度模型的上地壳P波速度很接近。本文工作表明,准确标定后的钻孔应变仪可以作为测震仪器使用,以弥补地震仪在观测低频事件时的不足。

RZB型钻孔应变仪在青藏高原东缘地应力监测中的应用

介绍新一代RZB-3型钻孔应变仪,及其用于地壳应力应变连续观测的特点。对四川江油地应力监测站RZB-3A型分量式钻孔应变仪观测数据进行了初步分析,结果表明:安装于江油地应力监测站的RZB-3A型分量式钻孔应变仪有着较高的分辨率。系统参考元件的数据表明,观测系统分辨率优于10?9应变量级,不仅记录到清晰的固体潮汐,还记录到宽频带应变地震波。特别地,由于四分量钻孔应变观测的优越性,已经获得的数据表明,该观测系统对台站邻区地壳水平应变场的面应变测量精度较高。因此,将新型分量式钻孔应变仪应用于青藏高原东缘地应力连续观测,对于揭示该区域应力场活动与地震的关系有重要意义。

中国西部钻孔应变仪台网工作回顾与前瞻

中国西部钻孔应变仪观测台网始建于上世纪 80 年代末期,采用的 RZB-1 型电容式钻孔应变仪具有 10-10量级的应变灵敏度和小于 10-7/a 的飘移。9 台仪器分别安装在新疆、甘肃与四川的乌什、西昌和武都等台站,以观测因构造活动引起的地壳应变能的积累,并研究相关的地震前兆特征。总结了台网建设与观测工作,及其用于对台站附近发生的强震的监测预报结果。其中,4 种类型的震前异常应变变化较为明显:(1) 应变固体潮畸变与年周变畸变;(2) 幅度达 10-6 应变的积累,并伴随压、张性跳变;(3) 异常应变积累持续时间达数月;(4) 测得的主应力方向震前向震中方向偏转。最后,对发展我国井下观测技术提出了 3 点建议。

TJ-Ⅱ型钻孔应变仪安装过程中的几个技术问题

根据山东省TJ-Ⅱ型钻孔应变仪的安装经验,简要讨论了TJ-Ⅱ型钻孔应变仪在安装过程中要注意的几个技术问题。

TJ-Ⅱ型钻孔应变仪维护技术

介绍TJ-Ⅱ型钻孔应变仪的基本原理与系统构成,着重介绍仪器常见故障的现象与原因,以及检修方法与流程。

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。

钻孔应变仪体应力灵敏系数的影响因素研究

分别计算了水泥弹性模量、水泥层厚度、钢筒厚度、岩石弹性模量等对钻孔应变仪体应力灵敏系数的影响,得出:1)在水泥弹性模量小于某个固定值时,体应力灵敏系数随水泥弹性模量的增大而增大,大于这个值时,体应力灵敏系数又随水泥的弹性模量增大而变小;2)当水泥层厚度比N<2时,体应力灵敏系数变化剧烈,受水泥层厚度影响较大;3)体应力灵敏系数随钢筒厚度及岩石弹性模量的增大而变小。

YRY型钻孔应变仪数据采集的高精度实现

根据地震前兆仪器——YRY钻孔应变仪的需求,构建了分辨率为6位半的数据采集系统。以24位Σ-Δ型ADCADS1201为核心部件,对主要电路的设计、高性能外围器件的选型、地的拓扑结构及软件关键性编程作了技术分析。测试结果及地震台站的观测资料证明该系统已达到预期效果。

北京百善深井钻孔应变仪观测资料可靠性分析

通过参考元件稳定性,固体潮潮汐因子分析,相互垂直元件计算的面应变相关性三个方面,分析了北京百善深井钻孔应变观测系统的可靠性,分析说明北京百善深井钻孔应变观测系统具有较高的一致性和可靠性。

RZB钻孔应变仪量程扩展的研究

为使RZB型钻孔应变仪在千米深井水压的作用下能够正常工作,设计了以陶瓷马达为核心、RS485总线为基础的远程控制机构,用以补偿传感元件的初始位移,从而实现RZB型钻孔应变仪量程的扩展,并在实验室开展了10 MPa水压的模拟实验。结果显示,装有量程扩展系统的传感器在5 MPa处超量程,经量程调节后,在10 MPa处仍能正常工作。

泰安台YRY-2钻孔应变仪线差应变潮汐参数及其稳定性研究

介绍了泰安地震台YRY 2钻孔应变仪 1 991～ 1 996年观测数据的调和分析结果 .分析了潮汐参数的动态特征及其稳定性 ,并将有关结果与洞体水平线应变仪的(伸缩仪 )观测结果进行了对比分析 .泰安地震台YRY 2钻孔应变仪NS分量M2 波月潮汐因子的离散中误差为 3.3% ,NE分量为 3.6 % ,相位滞后的月离散误差小于2°.该指标与最好的洞室仪器SSY Ⅱ的结果相当 .

一种RZB分量式钻孔应变仪原地线性标定技术及试验

由于运维时间长,RZB钻孔应变仪存在元器件老化、材质蠕变等问题,使传感器性能不断发生变化,需要定期对其进行原地静态物理标定。目前采用的以压电陶瓷为核心的静态物理标定方式存在迟滞、蠕变、非线性等缺陷,使标定结果精度差、误差大。本文设计了以陶瓷马达为核心、光栅传感器作为反馈、RS485总线为基础的远程线性标定机构,实现了RZB钻孔应变仪原地线性标定功能。在实验室开展原地线性标定模拟试验,传感器满量程的标定数据结果表明,标定分辨率达到2μm,线性度优于1%。

钻孔应变仪探头与井孔不同耦合材料的试验

对应变仪的探头进行不同耦合材料的试验。实验结果说明探头在不同耦合材料情况下取得的观测结果是不同的,金属棒作为耦合材料效果最好,它具有减小仪器零漂的优点。

YRY-4型钻孔应变仪观测的P波剪应变

传统地震仪观测的是一个点的位移随时间的变化,而应变仪观测的是位移的空间导数随时间的变化。在四川姑咱台用YRY-4型四分量钻孔应变仪进行的每秒100次采样观测实验,记录到三次地方震。在这样高的采样率下,YRY-4型四分量应变仪观测数据保持了令人满意的自洽和足够高的信度。观测表明,P波的应变不仅有面应变成分,而且有剪应变成分。这为澄清P波的性质,给出了直接的观测证据。根据弹性波理论,P波无旋转,可以有体应变和剪应变成分。

RZB型钻孔应变仪原位标定技术研究

前两代RZB型钻孔应变仪基于比率臂与传感器两个差动电容构成变压器电桥进行测量,一般采用手动电气标定方法实现仪器的现场原位标定。运用数字式电容位移传感器的第三代RZB型钻孔应变仪由于取消了比率臂,无法进行电气标定,因而无法满足地震行业仪器入网规范的要求。对于数字式电容位移传感器,选用REMA稀土合金材料研制新型微位移标定器,讨论了标定器的结构与初步的实验结果,并对导致标定误差的原因进行了分析。

天山中段分量式钻孔应变仪观测资料可靠性论证

利用潮汐因子内精度、相对标定自检内精度、面应变相关系数等指标,综合对比分析天山中段8个台站分量式钻孔应变仪观测资料的质量。认为各台资料均达到了国家应变台站的观测标准,数据质量可靠,其中观测精度较高的有巴仑、榆树沟、库米什和石场等台。