钻孔应变前兆观测数据分析与异常提取研究
发布时间：2020-12-21 15:05
我国是世界上地震活动强烈和地震灾害严重的国家之一,尤其是在地震多发地区,地震灾害时刻威胁着人民的生命财产安全。由于地震孕育机理十分复杂,地震预测仍然是一个需要通过长期探索方能解决的世界性科学难题。我国建立了包含重力、地壳形变、地磁、地电及地下流体学科为观测对象的地面前兆观测体系,为我国地震前兆研究提供了丰富的观测数据。找到合适、有效的前兆观测数据的震前异常识别与提取方法研究对地震预测预报工作有着重要的意义。地壳形变观测是最重要的前兆观测之一。钻孔应变观测以其精度高、频带宽等优势可以精确测量到地壳应变变化,因此钻孔应变观测数据分析成为了地震前兆研究的一种重要手段。然而在钻孔应变观测数据的分析研究中存在着一些亟待解决的问题:钻孔应变仪虽然深埋于地下,但是钻孔应变观测数据仍然会受到应变固体潮、气温、气压、钻孔水位等因素的影响;不同地震前的钻孔应变数据异常形态及分布各不相同,常规方法很难有效识别和提取到此类异常;在钻孔应变数据异常与地震之间的关联性分析方面,仍然需要更多有利的证据。本文针对这些问题,首先分析了应变固体潮、气温、气压和钻孔水位对钻孔应变观测的影响,利用最小噪声分离、希尔伯特黄变换...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：146 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
地震引起的次生灾害[6]
吉林大学博士学位论文2图1.2我国20世纪以来的地震活动分布图我国多年来饱受地震困扰。北京时间（UTC+8）2008年5月12日（星期一）14时28分04秒，于四川省汶川县映秀镇与漩口镇交界处（北纬31.01度，东经103.42度）发生里氏8.0级地震，震源深度为10～20千米，破坏性巨大[8]。其波及范围为震中50千米范围内的县城和200千米范围内的大中城市，其中极重灾区10个县，较重灾区41个县，一般灾区186个县；北京时间（UTC+8）2013年4月20日8时02分，于四川省雅安市芦山县（北纬30.3度，东经103.0度）发生里氏7.0级地震，震源深度13公里。地震累计造成231余万人受灾；北京时间（UTC+8）2017年8月8日21时19分46秒，于四川省北部阿坝州九寨沟县发生里氏7.0级地震，震源深度20千米，震中位于北纬33.20度，东经103.82度。地震造成约17万人（含游客）受灾，共造成经济损失约1.1亿[9]。陈运泰院士指出由于地震孕育机理十分复杂，地震预测仍然是一个需要通过长期探索方能解决的世界性科学难题[10]。《Science》杂志在创刊125周年之际，也把“是否存在有助于预报的地震先兆”列为第55个最具挑战性的科学问题[11]。首先，人们对于地震孕育机理缺乏足够认识，限制了地震预测的水平，即使在震前发现了异常现象，也难以对异常做出合理的判断与预报[12]。其次，地震预测还受到观测技术的严重制约。然而，随着地震前兆观测仪器的发展日趋成熟，前兆观测数据的分析研究成为了研究人员探索地震前兆的有力手段。近年来中、美、日等国的学者采用不同的方法针对地磁[13-22]、电离层[23-28]、地
吉林大学博士学位论文4带，GPS主要记录相对低频的观测频带，而钻孔应变观测几乎覆盖了整个观测频带[33]。钻孔应变仪可以将地震、火山等地壳形变以秒值或分钟值连续记录下来[32]。图1.3传统测震仪、GPS与钻孔应变仪观测能力的比较综上所述钻孔应变仪有能力观测到地震前兆现象，钻孔应变观测数据的分析及异常提取对于地震前兆研究有着重要的意义。1.2钻孔应变观测发展现状1.钻孔应变仪的发展在国际上钻孔应变观测技术飞速发展。世界上开展钻孔观测技术设备研究和应用的国家主要是美国、中国、日本和澳大利亚。1968年9月德克萨斯大学的艾佛森和卡内基研究院的萨克斯联合研制了世界第一台体积式钻孔应变仪，并被广泛应用于世界诸多国家[34]，该仪器具有较高的分辨率和较好的稳定性，能够观测地震、慢地震以及火山活动的地壳变形。体应变仪研制成功后，以其为基础，世界上许多国家也相继开展钻孔应变仪的研发工作。上世纪90年代，日本科学家坂田正治研制出了坂田三分量体积式应变仪，并在大洋钻探计划(OceanDrillingProgram，ODP)中应用；石井紘、山内常生和松本滋夫合作研制出了体积更小的三分量应变仪，由于其内部的独特构造可以将探头的直径变化
【参考文献】：
期刊论文
[1]临夏台分量钻孔应变观测与岷县—漳县6.6级地震的相关性分析[J]. 史小平,张磊,姜振海. 地震工程学报. 2020(02)
[2]基于小波变换的2013年芦山M_S7.0地震前姑咱台钻孔应变异常时频分析[J]. 张维辰,朱凯光,池成全,于紫凝,邱泽华. 地震学报. 2019(02)
[3]中国地震遥感应用研究与地球物理场探测卫星计划[J]. 申旭辉,张学民,崔静,周新,姜文亮,龚丽霞,李永生,刘芹芹. 遥感学报. 2018(S1)
[4]大渡河水位变化对四川姑咱台钻孔应变观测影响的数值分析[J]. 任天翔,杨少华,董培育,程惠红,石耀霖. 中国科学院大学学报. 2018(05)
[5]基于峭度的VMD分解中k值的确定方法研究[J]. 吴文轩,王志坚,张纪平,马维金,王俊元. 机械传动. 2018(08)
[6]地震成因综述[J]. 杜建国,仵柯田,孙凤霞. 地学前缘. 2018(04)
[7]应力时空演化揭示出的汶川地震前亚失稳过程[J]. 王凯英,郭彦双,冯向东. 地球物理学报. 2018(05)
[8]汶川地震前的b值变化[J]. 史海霞,孟令媛,张雪梅,常莹,杨振涛,谢蔚云,服部克巳,韩鹏. 地球物理学报. 2018(05)
[9]地震前兆台网观测数据质量分析——中国地震背景场探测项目实施[J]. 余丹,纪寿文. 地震地磁观测与研究. 2017(06)
[10]姑咱台钻孔应变观测值年变化的数值模拟解释[J]. 杨少华,任天翔,董培育,石耀霖. 地震地质. 2016(04)
博士论文
[1]地震电离层前兆短期预报研究[D]. 王若鹏.武汉大学 2012
硕士论文
[1]基于最小噪声分离的航空电磁探测剖面噪声压制方法研究[D]. 李玥.吉林大学 2016
[2]基于红外亮温背景场的地震异常信息提取研究[D]. 邵楠清.南京信息工程大学 2016
[3]低水平生态安全格局下西南山地村镇防灾减灾规划研究[D]. 雷娜.重庆大学 2015
[4]地震前兆观测数据异常检测方法研究[D]. 张聪聪.中国地震局地壳应力研究所 2015
[5]基于CORS网络的精密单点定位研究[D]. 陈文典.西南交通大学 2014
[6]分数阶S变换及其在高精度地震信号时频分析中的应用研究[D]. 余兰.电子科技大学 2014
[7]高精度体积式钻孔应变仪及其观测影响研究[D]. 白金朋.中国地质科学院 2013
[8]复杂山区斜坡的地震动力响应分析[D]. 陈建君.成都理工大学 2009
[9]自适应时频分析及其时频属性提取方法研究[D]. 张宁.中国海洋大学 2008
[10]小波变换在固体潮观测资料处理中的应用[D]. 廖盈春.华中科技大学 2007
本文编号：2930031
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：146 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
地震引起的次生灾害[6]
吉林大学博士学位论文2图1.2我国20世纪以来的地震活动分布图我国多年来饱受地震困扰。北京时间（UTC+8）2008年5月12日（星期一）14时28分04秒，于四川省汶川县映秀镇与漩口镇交界处（北纬31.01度，东经103.42度）发生里氏8.0级地震，震源深度为10～20千米，破坏性巨大[8]。其波及范围为震中50千米范围内的县城和200千米范围内的大中城市，其中极重灾区10个县，较重灾区41个县，一般灾区186个县；北京时间（UTC+8）2013年4月20日8时02分，于四川省雅安市芦山县（北纬30.3度，东经103.0度）发生里氏7.0级地震，震源深度13公里。地震累计造成231余万人受灾；北京时间（UTC+8）2017年8月8日21时19分46秒，于四川省北部阿坝州九寨沟县发生里氏7.0级地震，震源深度20千米，震中位于北纬33.20度，东经103.82度。地震造成约17万人（含游客）受灾，共造成经济损失约1.1亿[9]。陈运泰院士指出由于地震孕育机理十分复杂，地震预测仍然是一个需要通过长期探索方能解决的世界性科学难题[10]。《Science》杂志在创刊125周年之际，也把“是否存在有助于预报的地震先兆”列为第55个最具挑战性的科学问题[11]。首先，人们对于地震孕育机理缺乏足够认识，限制了地震预测的水平，即使在震前发现了异常现象，也难以对异常做出合理的判断与预报[12]。其次，地震预测还受到观测技术的严重制约。然而，随着地震前兆观测仪器的发展日趋成熟，前兆观测数据的分析研究成为了研究人员探索地震前兆的有力手段。近年来中、美、日等国的学者采用不同的方法针对地磁[13-22]、电离层[23-28]、地
吉林大学博士学位论文4带，GPS主要记录相对低频的观测频带，而钻孔应变观测几乎覆盖了整个观测频带[33]。钻孔应变仪可以将地震、火山等地壳形变以秒值或分钟值连续记录下来[32]。图1.3传统测震仪、GPS与钻孔应变仪观测能力的比较综上所述钻孔应变仪有能力观测到地震前兆现象，钻孔应变观测数据的分析及异常提取对于地震前兆研究有着重要的意义。1.2钻孔应变观测发展现状1.钻孔应变仪的发展在国际上钻孔应变观测技术飞速发展。世界上开展钻孔观测技术设备研究和应用的国家主要是美国、中国、日本和澳大利亚。1968年9月德克萨斯大学的艾佛森和卡内基研究院的萨克斯联合研制了世界第一台体积式钻孔应变仪，并被广泛应用于世界诸多国家[34]，该仪器具有较高的分辨率和较好的稳定性，能够观测地震、慢地震以及火山活动的地壳变形。体应变仪研制成功后，以其为基础，世界上许多国家也相继开展钻孔应变仪的研发工作。上世纪90年代，日本科学家坂田正治研制出了坂田三分量体积式应变仪，并在大洋钻探计划(OceanDrillingProgram，ODP)中应用；石井紘、山内常生和松本滋夫合作研制出了体积更小的三分量应变仪，由于其内部的独特构造可以将探头的直径变化
【参考文献】：
期刊论文
[1]临夏台分量钻孔应变观测与岷县—漳县6.6级地震的相关性分析[J]. 史小平,张磊,姜振海. 地震工程学报. 2020(02)
[2]基于小波变换的2013年芦山M_S7.0地震前姑咱台钻孔应变异常时频分析[J]. 张维辰,朱凯光,池成全,于紫凝,邱泽华. 地震学报. 2019(02)
[3]中国地震遥感应用研究与地球物理场探测卫星计划[J]. 申旭辉,张学民,崔静,周新,姜文亮,龚丽霞,李永生,刘芹芹. 遥感学报. 2018(S1)
[4]大渡河水位变化对四川姑咱台钻孔应变观测影响的数值分析[J]. 任天翔,杨少华,董培育,程惠红,石耀霖. 中国科学院大学学报. 2018(05)
[5]基于峭度的VMD分解中k值的确定方法研究[J]. 吴文轩,王志坚,张纪平,马维金,王俊元. 机械传动. 2018(08)
[6]地震成因综述[J]. 杜建国,仵柯田,孙凤霞. 地学前缘. 2018(04)
[7]应力时空演化揭示出的汶川地震前亚失稳过程[J]. 王凯英,郭彦双,冯向东. 地球物理学报. 2018(05)
[8]汶川地震前的b值变化[J]. 史海霞,孟令媛,张雪梅,常莹,杨振涛,谢蔚云,服部克巳,韩鹏. 地球物理学报. 2018(05)
[9]地震前兆台网观测数据质量分析——中国地震背景场探测项目实施[J]. 余丹,纪寿文. 地震地磁观测与研究. 2017(06)
[10]姑咱台钻孔应变观测值年变化的数值模拟解释[J]. 杨少华,任天翔,董培育,石耀霖. 地震地质. 2016(04)
博士论文
[1]地震电离层前兆短期预报研究[D]. 王若鹏.武汉大学 2012
硕士论文
[1]基于最小噪声分离的航空电磁探测剖面噪声压制方法研究[D]. 李玥.吉林大学 2016
[2]基于红外亮温背景场的地震异常信息提取研究[D]. 邵楠清.南京信息工程大学 2016
[3]低水平生态安全格局下西南山地村镇防灾减灾规划研究[D]. 雷娜.重庆大学 2015
[4]地震前兆观测数据异常检测方法研究[D]. 张聪聪.中国地震局地壳应力研究所 2015
[5]基于CORS网络的精密单点定位研究[D]. 陈文典.西南交通大学 2014
[6]分数阶S变换及其在高精度地震信号时频分析中的应用研究[D]. 余兰.电子科技大学 2014
[7]高精度体积式钻孔应变仪及其观测影响研究[D]. 白金朋.中国地质科学院 2013
[8]复杂山区斜坡的地震动力响应分析[D]. 陈建君.成都理工大学 2009
[9]自适应时频分析及其时频属性提取方法研究[D]. 张宁.中国海洋大学 2008
[10]小波变换在固体潮观测资料处理中的应用[D]. 廖盈春.华中科技大学 2007
本文编号：2930031
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/jckxbs/2930031.html
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