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马场体应变气压响应特征分析

更新时间:2009-03-28

形变台站观测设计的目标是获取来自岩石圈与地球内部的现今地壳运动的信息。由于台站建立在地壳表面,恰好位于岩石圈与大气圈、水圈、生物圈的交界面上,因而不可避免的要受到各种干扰的作用,例如温度、气压、降水、冰盖、地下水、河湖水位、海平面、对流层、电离层等变化的影响[1]。另外,还受到仪器观测误差、人员干扰等因素的影响,形变观测值可表示为:观测值=目标值+仪器装备误差+环境误差+人员误差+方法误差。目前的认识水平有时难以区分干扰与地震前兆的变化形态,给前兆的异常判定带来很大困难[2-4]。气象因素对形变观测影响前人做过大量研究。如乌什体应变观测数据既具有趋势变化又具有年变,根据邢喜民等[5]的研究结果,气温是乌什体应变年周期变化的主要影响因素。邢喜民等[6]在研究乌什体应变的气压响应特征分析时,认为气压对体应变的影响主要表现为线性关系,并且有16~64 min和64~128 h两个卓越频段,却没有对体应变的影响机制及这两个影响卓越频段的原因进行探讨。马场体应变观测数据既无趋势变化亦无年变,研究气压对马场体应变的影响是否具有与乌什体应变相同特征,可以加深气压对体应变影响规律及影响机制的认识。本文中通过选取马场体应变、气压不同时段数据,经小波分析,按不同周期分离观测数据信号进行相关性分析,研究马场体应变的气压响应特征。

1 马场体应变台址地质构造和观测情况

马场地震台位于新疆维吾尔自治区帕米尔高原脚下,克孜勒苏柯尔克孜自治州阿克陶县奥依塔克镇马场公园旁,帕米尔高原东北边缘西昆仑山褶皱带与塔里木地块毗邻地带,处于卡兹克阿尔特断裂(图1)。地理位置坐标为75.566°E,39.145°N, 海拔1 546 m,位于冲洪积扇边缘,地势较平坦。

  

图1 马场台站地质背景图Fig.1 Regional geological map of Machang Station

马场台钻孔应变观测仪器型号为TJ-Ⅱ,仪器于2007年11月14日安装完毕,开口孔径为150 mm,终孔孔径为130 mm,实际测量孔深77 m。探头底部实际埋深为73.3 m,探头处于砂岩层中。安装体应变的探头同时,也安装了辅助观测(钻孔水位、钻孔气压和温度)。仪器采用太阳能充电,电瓶直流电源供电,供电系统基本稳定。

2 数据分析

2.1 马场体应变的气压响应特征分析

钻孔体应变观测精度高,响应频带宽(从零到几赫兹),不失一般性。本文中选取2015年1月1日~12月31日整点值、2015年5月1日~5月31日分钟值两段数据分别进行研究。

首先利用小波分析方法,将2015年5月1日~5月31日分钟值按周期21~22,22~23,23~24,24~25,25~26,26~27,27~28,28~29,29~210,210~211,211~212,212~213 min划分,得到12个频段的波形数据,分别表示为1,2,…… 12。再将同一频段体应变和气压分别进行相关性分析,计算各频段相关系数R,结果见图2。

由图5可知,在周期为32~64 h(25~26h)的第5频段马场体应变与气压具有较高的线性相关性。

  

图2 马场体应变与气压的各频段相关系数图Fig.2 Relationship of body strain and atmospheric pressure in each range at Machang

马场体应变2015年5月1日~5月31日气压对马场体应变的影响基本可分为以下几个频段:(1) 第4,5,6,7频段,周期为24~28 min。连续的4个频段的气压与体应变相关系数都达0.92以上,其中第5(25~26 min)频段气压与体应变相关系数达到0.966 2。(2) 另一个线性相关较高频段是第10,11频段,周期为210~212 min(17.1~68.3 h),相关系数达0.80以上。体应变与气压散点图见图3。

由图2、3可知,在周期为24~28 min频段和周期210~212 min这两段连续频段中马场体应变与气压具有较高线性相关性。

.

同理,对2015年1月1日~12月31日的整点值数据,经小波分析,按周期21~22,22~23,23~24,24~25,25~26,26~27,27~28,28~29,29~210 h划分,得到9个频段的波形数据,分别表示为1,2,…, 9。将同一频段体应变和气压分别做相关性分析,得出各频段相关系数R,计算结果见图4。

由图4可以看出,2015年1月1日~12月31日马场气压对体应变影响的显著频段是周期为25~26 h的第5频段,相关系数为0.757,包含在2015年5月1日~5月31日中周期为210~212 min(17.1~68.3 h)的第10,11频段中。马场气压与体应变散点图见图5。

  

图3 马场体应变与气压分钟值散点图Fig.2 Minute value scatters of body strain and atmospheric pressure

 

(a) 第5频段马场体应变与气压分钟值散点图;(b) 第6频段马场体应变与气压分钟值散点图(c) 第10频段马场体应变与气压分钟值散点图;(d) 第11频段马场体应变与气压分钟值散点图

  

图4 马场体应变与气压的相关系数与频段关系图Fig.4 Relationship of body strain and atmospheric pressure in each range at Machang

为进一步加强广州市“十三五”期间绿色建筑发展指标的可实施性,需开展广州市绿色建筑空间分布规划研究,实现三个研究目标:一是市、区两级行政主体的目标与责任相衔接;二是绿色建筑分布与城市总体空间布局相衔接;三是绿色建筑发展指标与城乡规划管理体系相衔接。

综上所述,马场台气压对体应变影响主要有两个显著频段,一个频段的周期为16~256 min,另一频段周期为32~64 h,并且主要表现为线性关系。在体应变与气压线性相关性的结论上与邢喜民[6]、张凌空[7-8] 、周龙寿等[9]的结论一致。从响应频段上来说与邢喜民[5]的结果一致,都具有两个显著频段,但两个频段的周期却不相同。

2.2 气压影响体应变的机制探讨

2.2.1 线性关系的机制讨论

现行制度的固定资产以原值在资产负债表列示,新制度要求固定资产以原值减累计折旧后的净值列示。这就是说累计折旧的数额大小将直接影响到学校的资产总额,进而影响到筹资的重要数据——资产负债率。高校的资产将会因累计折旧的计提而大大缩水,很多有巨额贷款的高校将面临着贷款到期因资产负债率过高而无法续贷。

⑧http://jingji.cntv.cn/2015/10/15/VIDE1444918497162300.shtml?fromvsogou。

ΔSz=bΔPa

  

图5 马场体应变与气压整点值散点图Fig.5 Hour value scatters of body strain and atmospheric pressure at Machang

(1)

其中b为体应变的气压影响系数。由(1)式表明,一般情况下,气压与体应变具有线性关系。而岩体中水平方向的应力值增量ΔSx、ΔSy,根据海姆定律可得

(2)

式中,μ为岩体的泊松系数(0.20 0.35)。

E为岩体的弹性模量。由(1) 、(2)、(3)式,可以得到,

由(1)、(2)可知,大气压力的干扰,首先是负荷效应,表现为铅直附加应力ΔSz,以及水平方向的应力ΔSx、ΔSy,后两者的数值较小。

岩体的体积应变量ΔVm/Vm有式

ΔVm/Vm=(ΔSxSySz)g(1-2μ)/E

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(3)

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根据苏恺之[10]的研究结果,一般情况下,不妨假设:(1) 大气压力的变化量在足够的空间范围内是均匀分布的,该空间范围远大于钻孔深度。(2) 岩体对于气压波动这种小应力幅度而言为线弹性体。(3) 地表为无限大平面体,没有地形起伏,且没有倾斜。(4) 大气压力异常带(团)的水平向速度远小于岩体应变扰动的传播速度。先假定地表为无限大平面体,没有地形起伏,且没有倾斜。当大气压力Pa有ΔPa的波动时,负荷效应导致地下岩体铅直方向的应力增量为ΔSz,且有

(4)

其中,b为气压影响系数,μ为岩体的泊松系数,E为岩体的弹性模量。由(4)式可知,气压对体应变的干扰为线性关系。

2.2.2 响应频段不同机制的讨论

2013年,陕西水利工作深入贯彻落实党的十八大精神和科学发展观,围绕服务“三个陕西”建设,遵循群众意愿,以江河之治为核心、以水资源管理为根本、以体制机制建设为保障,优化部署水资源配置重点工程,奋力实施项目带动战略,统筹推进各项工作扎实有效开展,年度完成水利投资224亿元,较上年增长19%。

气压对体应变相关性分析结果得出两个不同响应频段的原因有以下2种可能:

(1) 根据弹性力学可知,钻孔在垂直方向受到大气压力的直接作用,在水平方向上则受到侧向围压的作用[7]。由此推断,气压对马场体应变有两个显著频段的原因可能是:一个频段是体应变垂直方向受到大气压直接作用的影响,一个频段是体应变水平方向上受到侧向围压的作用。

房间里空调冷风劲吹。魏昌龙见话已说到这个份上迟恒仍粘着,心里腻味,不想再耗下去,见迟恒抽烟,起身从抽屉里拿出条“中华”硬塞给迟恒,再温馨提示:“迟记者来县里辛苦,是不是晚上一起吃个饭,我派个车送你回去。”

(2) 大气压力是通过2种途径作用在体应变传感器周围的,一种方式是大气压力以附加荷载的形式作用在地壳的表面再通过传递的方式作用在传感器周围。另一种方式是通过井孔直接作用在仪器上方的水面上[11]。由此推断,气压对马场体应变有两个显著频段的原因可能是:一个频段是大气压力以附加荷载作用在地壳表面再通过传递作用在马场体应变仪传感器周围,另一个频段是大气压力通过井孔直接作用在仪器上方的水面上。

4.个别金融机构的经营行为有待规范。存在以贷转存、捆绑销售理财或保险产品等违规行为,行业监管力度有待进一步加强。在企业贷款未逾期时,因企业账户资金回笼不及时,或者无法满足个别银行提出的存款额度要求,便将企业贷款调整为关注类,导致企业后续融资困难。不接受小微企业票据贴现,或者季末年底时不办理票据贴现,导致企业贴现难,运营成本增加。

3

本文中利用小波分析,将马场气压与体应变观测数据按不同周期进行划分,对相同频段的气压与体应变数据进行分析,结果表明,气压对体应变的影响主要表现为线性关系,并且有16~256 min、32~64 h两个卓越周期,并对气压对体应变的线性相关性及存在两个显著影响频段的机制进行了探索。通过研究加深了对研究对象物理意义的理解,有助于判定台站的观测环境、观测质量以及对地形变和地震地形变的监测能力。

参考文献

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[2] 王梅,李峰,孔向阳,等.数字化形变观测干扰识别[J].大地测量与地球动力学,2004,24(1):94-98.

[3] 闫玮,朱成英,许秋龙,等.阿克陶MS 6.7地震前乌帕尔地温变化现象[J].内陆地震,2017,31(2):207-212.

[4] 李艳永,王范霞,聂晓红,等.2012年新源—和静MS 6.6地震视应力变化分析[J].地震地磁观测与研究,2016,37(6):16-20.

[5] 邢喜民,孙吉泽,张治广.乌什台钻孔体应变年频段及日频段信息的影响因素探索[J].大地测量与地球动力学,2016,36(5):82-85.

[6] 邢喜民,杨绍富.乌什体应变的气压响应特征分析[J].大地测量与地球动力学,2016,36(10):930-932.

[7] 张凌空,牛安福.不同周期气压波对钻孔体应变仪观测结果的影响[J].中国地震,2008,24(4):415-421.

[8] 张凌空,王广才,牛安福.周期气压波对地壳应变场观测影响的若干因素分析[J].地震学报,2011,33(3):351-361.

[9] 周龙寿,邱泽华,唐磊.地壳应变场对气压短周期变化的响应[J].地球物理学进展,2008,23(6):1 717-1 726.

[10] 苏恺之,李海亮,张均,等.钻孔地应变观测新进展[M].北京:地震出版社,2003.

[11] 高福旺,李丽,牛安福,等.对体应变干扰因素的识别及排除[J].地震,2004,24( B10):90-97.

 
木拉提江·阿不来提,金花
《内陆地震》 2018年第01期
《内陆地震》2018年第01期文献

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