鉆孔應(yīng)變前兆觀測數(shù)據(jù)分析與異常提取研究
發(fā)布時間:2020-12-21 15:05
我國是世界上地震活動強烈和地震災(zāi)害嚴重的國家之一,尤其是在地震多發(fā)地區(qū),地震災(zāi)害時刻威脅著人民的生命財產(chǎn)安全。由于地震孕育機理十分復(fù)雜,地震預(yù)測仍然是一個需要通過長期探索方能解決的世界性科學(xué)難題。我國建立了包含重力、地殼形變、地磁、地電及地下流體學(xué)科為觀測對象的地面前兆觀測體系,為我國地震前兆研究提供了豐富的觀測數(shù)據(jù)。找到合適、有效的前兆觀測數(shù)據(jù)的震前異常識別與提取方法研究對地震預(yù)測預(yù)報工作有著重要的意義。地殼形變觀測是最重要的前兆觀測之一。鉆孔應(yīng)變觀測以其精度高、頻帶寬等優(yōu)勢可以精確測量到地殼應(yīng)變變化,因此鉆孔應(yīng)變觀測數(shù)據(jù)分析成為了地震前兆研究的一種重要手段。然而在鉆孔應(yīng)變觀測數(shù)據(jù)的分析研究中存在著一些亟待解決的問題:鉆孔應(yīng)變儀雖然深埋于地下,但是鉆孔應(yīng)變觀測數(shù)據(jù)仍然會受到應(yīng)變固體潮、氣溫、氣壓、鉆孔水位等因素的影響;不同地震前的鉆孔應(yīng)變數(shù)據(jù)異常形態(tài)及分布各不相同,常規(guī)方法很難有效識別和提取到此類異常;在鉆孔應(yīng)變數(shù)據(jù)異常與地震之間的關(guān)聯(lián)性分析方面,仍然需要更多有利的證據(jù)。本文針對這些問題,首先分析了應(yīng)變固體潮、氣溫、氣壓和鉆孔水位對鉆孔應(yīng)變觀測的影響,利用最小噪聲分離、希爾伯特黃變換...
【文章來源】:吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:146 頁
【學(xué)位級別】:博士
【部分圖文】:
地震引起的次生災(zāi)害[6]
吉林大學(xué)博士學(xué)位論文2圖1.2我國20世紀以來的地震活動分布圖我國多年來飽受地震困擾。北京時間(UTC+8)2008年5月12日(星期一)14時28分04秒,于四川省汶川縣映秀鎮(zhèn)與漩口鎮(zhèn)交界處(北緯31.01度,東經(jīng)103.42度)發(fā)生里氏8.0級地震,震源深度為10~20千米,破壞性巨大[8]。其波及范圍為震中50千米范圍內(nèi)的縣城和200千米范圍內(nèi)的大中城市,其中極重災(zāi)區(qū)10個縣,較重災(zāi)區(qū)41個縣,一般災(zāi)區(qū)186個縣;北京時間(UTC+8)2013年4月20日8時02分,于四川省雅安市蘆山縣(北緯30.3度,東經(jīng)103.0度)發(fā)生里氏7.0級地震,震源深度13公里。地震累計造成231余萬人受災(zāi);北京時間(UTC+8)2017年8月8日21時19分46秒,于四川省北部阿壩州九寨溝縣發(fā)生里氏7.0級地震,震源深度20千米,震中位于北緯33.20度,東經(jīng)103.82度。地震造成約17萬人(含游客)受災(zāi),共造成經(jīng)濟損失約1.1億[9]。陳運泰院士指出由于地震孕育機理十分復(fù)雜,地震預(yù)測仍然是一個需要通過長期探索方能解決的世界性科學(xué)難題[10]!禨cience》雜志在創(chuàng)刊125周年之際,也把“是否存在有助于預(yù)報的地震先兆”列為第55個最具挑戰(zhàn)性的科學(xué)問題[11]。首先,人們對于地震孕育機理缺乏足夠認識,限制了地震預(yù)測的水平,即使在震前發(fā)現(xiàn)了異常現(xiàn)象,也難以對異常做出合理的判斷與預(yù)報[12]。其次,地震預(yù)測還受到觀測技術(shù)的嚴重制約。然而,隨著地震前兆觀測儀器的發(fā)展日趨成熟,前兆觀測數(shù)據(jù)的分析研究成為了研究人員探索地震前兆的有力手段。近年來中、美、日等國的學(xué)者采用不同的方法針對地磁[13-22]、電離層[23-28]、地
吉林大學(xué)博士學(xué)位論文4帶,GPS主要記錄相對低頻的觀測頻帶,而鉆孔應(yīng)變觀測幾乎覆蓋了整個觀測頻帶[33]。鉆孔應(yīng)變儀可以將地震、火山等地殼形變以秒值或分鐘值連續(xù)記錄下來[32]。圖1.3傳統(tǒng)測震儀、GPS與鉆孔應(yīng)變儀觀測能力的比較綜上所述鉆孔應(yīng)變儀有能力觀測到地震前兆現(xiàn)象,鉆孔應(yīng)變觀測數(shù)據(jù)的分析及異常提取對于地震前兆研究有著重要的意義。1.2鉆孔應(yīng)變觀測發(fā)展現(xiàn)狀1.鉆孔應(yīng)變儀的發(fā)展在國際上鉆孔應(yīng)變觀測技術(shù)飛速發(fā)展。世界上開展鉆孔觀測技術(shù)設(shè)備研究和應(yīng)用的國家主要是美國、中國、日本和澳大利亞。1968年9月德克薩斯大學(xué)的艾佛森和卡內(nèi)基研究院的薩克斯聯(lián)合研制了世界第一臺體積式鉆孔應(yīng)變儀,并被廣泛應(yīng)用于世界諸多國家[34],該儀器具有較高的分辨率和較好的穩(wěn)定性,能夠觀測地震、慢地震以及火山活動的地殼變形。體應(yīng)變儀研制成功后,以其為基礎(chǔ),世界上許多國家也相繼開展鉆孔應(yīng)變儀的研發(fā)工作。上世紀90年代,日本科學(xué)家坂田正治研制出了坂田三分量體積式應(yīng)變儀,并在大洋鉆探計劃(OceanDrillingProgram,ODP)中應(yīng)用;石井紘、山內(nèi)常生和松本滋夫合作研制出了體積更小的三分量應(yīng)變儀,由于其內(nèi)部的獨特構(gòu)造可以將探頭的直徑變化
【參考文獻】:
期刊論文
[1]臨夏臺分量鉆孔應(yīng)變觀測與岷縣—漳縣6.6級地震的相關(guān)性分析[J]. 史小平,張磊,姜振海. 地震工程學(xué)報. 2020(02)
[2]基于小波變換的2013年蘆山M_S7.0地震前姑咱臺鉆孔應(yīng)變異常時頻分析[J]. 張維辰,朱凱光,池成全,于紫凝,邱澤華. 地震學(xué)報. 2019(02)
[3]中國地震遙感應(yīng)用研究與地球物理場探測衛(wèi)星計劃[J]. 申旭輝,張學(xué)民,崔靜,周新,姜文亮,龔麗霞,李永生,劉芹芹. 遙感學(xué)報. 2018(S1)
[4]大渡河水位變化對四川姑咱臺鉆孔應(yīng)變觀測影響的數(shù)值分析[J]. 任天翔,楊少華,董培育,程惠紅,石耀霖. 中國科學(xué)院大學(xué)學(xué)報. 2018(05)
[5]基于峭度的VMD分解中k值的確定方法研究[J]. 吳文軒,王志堅,張紀平,馬維金,王俊元. 機械傳動. 2018(08)
[6]地震成因綜述[J]. 杜建國,仵柯田,孫鳳霞. 地學(xué)前緣. 2018(04)
[7]應(yīng)力時空演化揭示出的汶川地震前亞失穩(wěn)過程[J]. 王凱英,郭彥雙,馮向東. 地球物理學(xué)報. 2018(05)
[8]汶川地震前的b值變化[J]. 史海霞,孟令媛,張雪梅,,,楊振濤,謝蔚云,服部克巳,韓鵬. 地球物理學(xué)報. 2018(05)
[9]地震前兆臺網(wǎng)觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量分析——中國地震背景場探測項目實施[J]. 余丹,紀壽文. 地震地磁觀測與研究. 2017(06)
[10]姑咱臺鉆孔應(yīng)變觀測值年變化的數(shù)值模擬解釋[J]. 楊少華,任天翔,董培育,石耀霖. 地震地質(zhì). 2016(04)
博士論文
[1]地震電離層前兆短期預(yù)報研究[D]. 王若鵬.武漢大學(xué) 2012
碩士論文
[1]基于最小噪聲分離的航空電磁探測剖面噪聲壓制方法研究[D]. 李玥.吉林大學(xué) 2016
[2]基于紅外亮溫背景場的地震異常信息提取研究[D]. 邵楠清.南京信息工程大學(xué) 2016
[3]低水平生態(tài)安全格局下西南山地村鎮(zhèn)防災(zāi)減災(zāi)規(guī)劃研究[D]. 雷娜.重慶大學(xué) 2015
[4]地震前兆觀測數(shù)據(jù)異常檢測方法研究[D]. 張聰聰.中國地震局地殼應(yīng)力研究所 2015
[5]基于CORS網(wǎng)絡(luò)的精密單點定位研究[D]. 陳文典.西南交通大學(xué) 2014
[6]分數(shù)階S變換及其在高精度地震信號時頻分析中的應(yīng)用研究[D]. 余蘭.電子科技大學(xué) 2014
[7]高精度體積式鉆孔應(yīng)變儀及其觀測影響研究[D]. 白金朋.中國地質(zhì)科學(xué)院 2013
[8]復(fù)雜山區(qū)斜坡的地震動力響應(yīng)分析[D]. 陳建君.成都理工大學(xué) 2009
[9]自適應(yīng)時頻分析及其時頻屬性提取方法研究[D]. 張寧.中國海洋大學(xué) 2008
[10]小波變換在固體潮觀測資料處理中的應(yīng)用[D]. 廖盈春.華中科技大學(xué) 2007
本文編號:2930031
【文章來源】:吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:146 頁
【學(xué)位級別】:博士
【部分圖文】:
地震引起的次生災(zāi)害[6]
吉林大學(xué)博士學(xué)位論文2圖1.2我國20世紀以來的地震活動分布圖我國多年來飽受地震困擾。北京時間(UTC+8)2008年5月12日(星期一)14時28分04秒,于四川省汶川縣映秀鎮(zhèn)與漩口鎮(zhèn)交界處(北緯31.01度,東經(jīng)103.42度)發(fā)生里氏8.0級地震,震源深度為10~20千米,破壞性巨大[8]。其波及范圍為震中50千米范圍內(nèi)的縣城和200千米范圍內(nèi)的大中城市,其中極重災(zāi)區(qū)10個縣,較重災(zāi)區(qū)41個縣,一般災(zāi)區(qū)186個縣;北京時間(UTC+8)2013年4月20日8時02分,于四川省雅安市蘆山縣(北緯30.3度,東經(jīng)103.0度)發(fā)生里氏7.0級地震,震源深度13公里。地震累計造成231余萬人受災(zāi);北京時間(UTC+8)2017年8月8日21時19分46秒,于四川省北部阿壩州九寨溝縣發(fā)生里氏7.0級地震,震源深度20千米,震中位于北緯33.20度,東經(jīng)103.82度。地震造成約17萬人(含游客)受災(zāi),共造成經(jīng)濟損失約1.1億[9]。陳運泰院士指出由于地震孕育機理十分復(fù)雜,地震預(yù)測仍然是一個需要通過長期探索方能解決的世界性科學(xué)難題[10]!禨cience》雜志在創(chuàng)刊125周年之際,也把“是否存在有助于預(yù)報的地震先兆”列為第55個最具挑戰(zhàn)性的科學(xué)問題[11]。首先,人們對于地震孕育機理缺乏足夠認識,限制了地震預(yù)測的水平,即使在震前發(fā)現(xiàn)了異常現(xiàn)象,也難以對異常做出合理的判斷與預(yù)報[12]。其次,地震預(yù)測還受到觀測技術(shù)的嚴重制約。然而,隨著地震前兆觀測儀器的發(fā)展日趨成熟,前兆觀測數(shù)據(jù)的分析研究成為了研究人員探索地震前兆的有力手段。近年來中、美、日等國的學(xué)者采用不同的方法針對地磁[13-22]、電離層[23-28]、地
吉林大學(xué)博士學(xué)位論文4帶,GPS主要記錄相對低頻的觀測頻帶,而鉆孔應(yīng)變觀測幾乎覆蓋了整個觀測頻帶[33]。鉆孔應(yīng)變儀可以將地震、火山等地殼形變以秒值或分鐘值連續(xù)記錄下來[32]。圖1.3傳統(tǒng)測震儀、GPS與鉆孔應(yīng)變儀觀測能力的比較綜上所述鉆孔應(yīng)變儀有能力觀測到地震前兆現(xiàn)象,鉆孔應(yīng)變觀測數(shù)據(jù)的分析及異常提取對于地震前兆研究有著重要的意義。1.2鉆孔應(yīng)變觀測發(fā)展現(xiàn)狀1.鉆孔應(yīng)變儀的發(fā)展在國際上鉆孔應(yīng)變觀測技術(shù)飛速發(fā)展。世界上開展鉆孔觀測技術(shù)設(shè)備研究和應(yīng)用的國家主要是美國、中國、日本和澳大利亞。1968年9月德克薩斯大學(xué)的艾佛森和卡內(nèi)基研究院的薩克斯聯(lián)合研制了世界第一臺體積式鉆孔應(yīng)變儀,并被廣泛應(yīng)用于世界諸多國家[34],該儀器具有較高的分辨率和較好的穩(wěn)定性,能夠觀測地震、慢地震以及火山活動的地殼變形。體應(yīng)變儀研制成功后,以其為基礎(chǔ),世界上許多國家也相繼開展鉆孔應(yīng)變儀的研發(fā)工作。上世紀90年代,日本科學(xué)家坂田正治研制出了坂田三分量體積式應(yīng)變儀,并在大洋鉆探計劃(OceanDrillingProgram,ODP)中應(yīng)用;石井紘、山內(nèi)常生和松本滋夫合作研制出了體積更小的三分量應(yīng)變儀,由于其內(nèi)部的獨特構(gòu)造可以將探頭的直徑變化
【參考文獻】:
期刊論文
[1]臨夏臺分量鉆孔應(yīng)變觀測與岷縣—漳縣6.6級地震的相關(guān)性分析[J]. 史小平,張磊,姜振海. 地震工程學(xué)報. 2020(02)
[2]基于小波變換的2013年蘆山M_S7.0地震前姑咱臺鉆孔應(yīng)變異常時頻分析[J]. 張維辰,朱凱光,池成全,于紫凝,邱澤華. 地震學(xué)報. 2019(02)
[3]中國地震遙感應(yīng)用研究與地球物理場探測衛(wèi)星計劃[J]. 申旭輝,張學(xué)民,崔靜,周新,姜文亮,龔麗霞,李永生,劉芹芹. 遙感學(xué)報. 2018(S1)
[4]大渡河水位變化對四川姑咱臺鉆孔應(yīng)變觀測影響的數(shù)值分析[J]. 任天翔,楊少華,董培育,程惠紅,石耀霖. 中國科學(xué)院大學(xué)學(xué)報. 2018(05)
[5]基于峭度的VMD分解中k值的確定方法研究[J]. 吳文軒,王志堅,張紀平,馬維金,王俊元. 機械傳動. 2018(08)
[6]地震成因綜述[J]. 杜建國,仵柯田,孫鳳霞. 地學(xué)前緣. 2018(04)
[7]應(yīng)力時空演化揭示出的汶川地震前亞失穩(wěn)過程[J]. 王凱英,郭彥雙,馮向東. 地球物理學(xué)報. 2018(05)
[8]汶川地震前的b值變化[J]. 史海霞,孟令媛,張雪梅,,,楊振濤,謝蔚云,服部克巳,韓鵬. 地球物理學(xué)報. 2018(05)
[9]地震前兆臺網(wǎng)觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量分析——中國地震背景場探測項目實施[J]. 余丹,紀壽文. 地震地磁觀測與研究. 2017(06)
[10]姑咱臺鉆孔應(yīng)變觀測值年變化的數(shù)值模擬解釋[J]. 楊少華,任天翔,董培育,石耀霖. 地震地質(zhì). 2016(04)
博士論文
[1]地震電離層前兆短期預(yù)報研究[D]. 王若鵬.武漢大學(xué) 2012
碩士論文
[1]基于最小噪聲分離的航空電磁探測剖面噪聲壓制方法研究[D]. 李玥.吉林大學(xué) 2016
[2]基于紅外亮溫背景場的地震異常信息提取研究[D]. 邵楠清.南京信息工程大學(xué) 2016
[3]低水平生態(tài)安全格局下西南山地村鎮(zhèn)防災(zāi)減災(zāi)規(guī)劃研究[D]. 雷娜.重慶大學(xué) 2015
[4]地震前兆觀測數(shù)據(jù)異常檢測方法研究[D]. 張聰聰.中國地震局地殼應(yīng)力研究所 2015
[5]基于CORS網(wǎng)絡(luò)的精密單點定位研究[D]. 陳文典.西南交通大學(xué) 2014
[6]分數(shù)階S變換及其在高精度地震信號時頻分析中的應(yīng)用研究[D]. 余蘭.電子科技大學(xué) 2014
[7]高精度體積式鉆孔應(yīng)變儀及其觀測影響研究[D]. 白金朋.中國地質(zhì)科學(xué)院 2013
[8]復(fù)雜山區(qū)斜坡的地震動力響應(yīng)分析[D]. 陳建君.成都理工大學(xué) 2009
[9]自適應(yīng)時頻分析及其時頻屬性提取方法研究[D]. 張寧.中國海洋大學(xué) 2008
[10]小波變換在固體潮觀測資料處理中的應(yīng)用[D]. 廖盈春.華中科技大學(xué) 2007
本文編號:2930031
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