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。

RZB型电容式多分量钻孔应变仪主机系统的升级改造

在保留RZB型电容式分量钻孔应变仪传感器功能不变的前提下,充分吸取了原RZB型电容式多分量钻孔应变仪及其他前兆仪器的优点,对其主机部分进行升级改造,实现了RZB多分量的宽频带响应(采样率提升为秒采样);采用了低功耗、高稳定性的ARM920T高速处理器内核、固化WinCE操作系统,为仪器的稳定性、连续性提供了技术保障;网络接口板外嵌触摸式显示屏,极大地方便了仪器的参数配置以及现场检修;对原供电方式进行改进,实现了集防雷、供电、充电、交直流切换于一体以及软件的远程更新、软件工作的详细日志查询等功能。通过对新仪器数据分析发现,其连续率得到大幅提升,并记录到分钟采样所记录不到的详细地震波响应过程。

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。

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。

姑咱台YRY-4分量钻孔应变仪观测数据异常和干扰特征分析

对姑咱台YRY-4分量钻孔应变仪的安装情况作了简要介绍,并且对数字化钻孔应变YRY仪7年来的观测资料记录情况、记录波型、观测精度、稳定性和观测异常及干扰特征等因素进行了分析,该仪器运行正常,灵敏度高,漂移小,格值稳定,固体潮波记录明显。

镇江市地震台RZB型分量钻孔应变仪地震记录特征与地震参数相关性分析

选取镇江市地震台RZB型分量钻孔应变仪2014年5月至2018年3月记录的全球142次地震,探讨该应变仪地震记录能力,分析震级、震中距与最大振幅之间的关系,以及地震波传播方向与四分量中振幅最大分量方位的关系。结果发现:该应变仪可记录研究时段全球发生的所有8级以上地震,理论上震级越大,记录的地震震中距越大;震级相同,震中距越大,应变仪记录的地震波最大振幅越小,拟合曲线较为符合幂函数关系;震中距相近,震级越大,应变仪记录的地震波最大振幅也越大,拟合曲线较为符合幂函数关系。偶有数据点偏离拟合曲线较远,是因为:①地震震源较深;②应变量的最大值或最小值未被记录到,量取值非实际最大和最小振幅;③有时地震波形周期难以分辨。多数地震最大振幅所在分量方向与地震传播方向基本相同。

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。

SKZ-3分量钻孔应变仪的测试方法研究

基于四分量自检原理研制出的SKZ-3分量钻孔应变仪,不仅具有传统地应力观测优势,还具备地球深部高频应变监测。而对SKZ-3分量钻孔应变仪进行测试和校验,是保证观测数据真实有效的基础。

四分量钻孔应变仪计算式梳理及震例应用

从四分量钻孔应变仪基本原理式的分析出发,可知首先得到的物理量是岩石面应变和切应变及主应变的方位角,然后得到的最大、最小主应变是间接结果,建议多使用面应变和切应变的表示方法。由此说明当下需要重视灵敏系数A、B的实用化研究。据此思路,以云南省昭通地区2012年彝良M 5.7地震和2014年鲁甸M 6.5地震为例,对2次震中附近几台四分量钻孔应变仪记录的观测数据进行计算,初步分析表明,基于面应变和切应变的视角进行分析,其效果多优于以元件为单位的分析,可直接得到面应变和切应变异常及特征;2个面应变测量数据间的相关系数曲线,有时会在震前数天和震时出现异常变化,此新线索值得关注。

分量式钻孔应变仪监测的附加应变场面应变分析

根据钻孔加衬模型和应变理论,得出分量式钻孔应变仪观测值不等于实际的线应变,但相互垂直的应变元件观测值之和与面应变成正比例。利用四分量钻孔应变仪的"自检"功能,对观测数据进行校正。以漳州地震台分量式钻孔应变仪资料为例,计算校正系数。校正前后的残差分析结果表明,校正效果明显。

高台地震台分量式钻孔应变仪的效能评估

对甘肃省地震局高台地震台新安装的YRY-4型分量钻孔应变仪的观测数据的分析表明,此仪器的观测结果能真实客观地反映高台地区地应力的变化,其观测资料连续、稳定、可靠,可为地球物理和地震预报的研究提供准确可信的资料。

营口地震台分量钻孔应变(YRY、RZB)数据对比分析

营口地震台是全国钻孔应变观测台站中极少数同时拥有两台套分量钻孔应变同时运行的台站,两台仪器同时运行已4年多,观测资料基本完整。我们要以台站使用的预处理系统为基础,依据现有的观测资料进行对比观测分析,通过中国地震台网前兆管理系统和预处理系统对观测数据进行处理、分析和提取,并使用MAPSIS对观测数据进行进一步分析数据的自检和异常特性,查找一致性和区别,利用数学方法识别和提取,总结两种仪器的观测特征和异常信号区别,分析两套仪器的观测差异,从而提高观测质量和钻孔应变在地震监测中的重要作用。

宁武YRY-4型分量钻孔应变仪稳定性影响因素分析

对宁武 YRY-4 型分量钻孔应变仪应变观测资料进行较深入的研究,结合四分量观测特有的自检功能总结出仪器各分量气压响应率、气压参数的分布情况,作为今后进一步分析的背景参考。

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。

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。

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。

四川前兆钻孔应变仪台站观测系统运行管理现状分析

四川数字地震观测网络项目前兆分项目建设已通过中国地震局监测司的验收,四川前兆钻孔应变仪台站观测系统已运行一年多,从观测工作的各个环节都有值得总结和分析的必要,从而更好地服务于地震预报和科学研究。

徐州台2008年汶川地震分量式钻孔应变观测报告

一、台站简介徐州地震台位于江苏省北部徐州市南郊云龙山第八节的东坡,见图1。海拔高度60m,经度λ:E 117.17°,纬度Φ:N 34.23°。台区所处地貌属徐州弧形构造的一部分,主要断裂有东部的郯庐断裂带、西部的聊考断裂带、北部的丰沛断裂带和南部的符离集断裂带。

新疆乌什钻孔应变异常特征与强震关系初步研究——以伽师M_S6.8地震为例

新疆乌什台钻孔应变仪在 2 0 0 3年 2月 2 4日伽师 6.8级地震前记录到明显异常 .其特征为 :①异常类别齐全 .震前 1 9个月出现趋势异常 ,震前 5 5天出现短期异常 ,震前 4天出现临震异常 ,并于震前 1个多月出现指数型异常 ;②异常量级大 .最大应变异常量级为 1 .7×1 0 - 5,在乌什台近 2 0年的观测历史中不多见 ;③应变速率波动大 .张压交替变化显著 .依据应变异常量级、指数型异常的出现时间以及异常映震的区域性特点 ,对地震的强度、发震时段以及可能的发震区域有一定程度的预测 .