偶极接地线对地电阻率影响的数值模拟

针对我国地震监测预报中地电阻率定点连续观测中存在的偶极接地线的干扰问题, 本文将台站区域地层简化为3层均匀介质模型, 将接地线等效为偶极接地的电阻体, 建立了接地线干扰地电阻率观测的耦合物理模型. 通过有限元分析软件ANSYS模拟分析不同电性断面情况下接地线对地电阻率观测的影响, 同时分析这种干扰的产生机理, 并结合实际观测中存在的干扰问题作了对比验证分析. 结果表明: ① 接地线使得供电电极产生的地下对称性电场分布发生局部调整, 从而影响地电阻率观测; ② 接地线对地电阻率观测的影响主要取决于线缆的位置及方位角的大小; ③ 适当增大电极埋深可以减小其对地电阻率观测的影响; ④ 电性结构的差异性决定干扰变化幅度的大小. 本文结果对相关台站地电阻率观测异常分析落实及干扰源避让和观测系统改造具有参考意义.      

铁轨干扰浚县地震台地电阻率观测的有限元分析

2016年5月浚县地震台地电阻率EW向测值出现明显变化,为正确评价该变化,依据浚县地震台地质资料、岩层电性资料和EW向电测深曲线,将该台地下介质电性分布简化为二维电性结构,建立三维有限元模型。通过数值模拟,计算测区内地表铁轨干扰对地电阻率观测的影响形态和幅度。结果表明,由数值模拟所得干扰幅度、形态与实际测值的异常变化较吻合,因此从数值分析的角度确定了铁轨对浚县地震台地电阻率观测的干扰。     

延庆地电阻率西洋参种植干扰有限元定量分析

依据测区地下构造条件、电性结构以及地电阻率特征,结合电测深曲线,建立三维有限元模型。通过数值模拟,计算测区内种植西洋参对地电阻率观测的影响形态和幅度。计算结果表明,在扣除地电阻率基准值后,西洋参种植干扰形态和幅度与实际观测值的异常变化较为吻合。     

合肥台地电阻率与降水和P波初动关系的探讨

关于地震前地电阻率的变化已有文献作过报道。一般认为地电阻率年变规律是测区表层电阻率改变的结果,是应当克服的一种干扰。合肥地电台北西、东西两道测线的测值基本没有年变化,但北东向测线的电阻率(ρ_s~(NE))却存在着明显年变化,年变幅达7％。同一测     

延庆台地电阻率铁质干扰的有限元模拟

近年来延庆台地电阻率观测多次出现因环境干扰而引起的较为显著的异常变化,尤其是观测环境中铁质干扰源对地电阻率观测的幅度和形态的影响.本文依据台站测区地下高密度电性结构剖面和电测深结果建立了三维数值模型,分析了几种铁质对延庆台地电阻率观测的影响幅度和形态,结果表明,在扣除地电阻率基准值后,干扰幅度和形态与实际观测值的异常变化较吻合,从而从数值分析的角度确定了地下铁质对延庆地电阻率观测的干扰.      

江宁台多孔垂向地电阻率观测试验

为了提高地电阻率观测抑制地铁干扰的能力, 江宁台新建了多孔垂向地电阻率观测。 在观测中探讨完善了装置系数计算方法, 解决了缺数问题, 并通过比较同测区井下和垂向地电阻率观测数据, 得出如下结论: ① 垂向观测由于布极方式较为特殊, 其年变化幅度大于井下地电阻率观测同等极距; ② 与井下地电阻率观测相比, 垂向地电阻率观测信噪比更高, 具备更好的抗地铁干扰能力, 以期为地电观测抗干扰的方法和技术应用提供基础; ③ 垂向地电阻率观测建设中, 可能需要重视电极的位置固定。     

临汾台地电阻率趋势下降有限元数值分析

依据山西省临汾地震台地质资料、岩层电性资料和台站电测深曲线,将该台地下介质电性分布简化为二维电性结构,在此基础上,构建了三维非均匀层状介质有限元模型。三维有限元模型采用水平层状结构,假定浅层三层介质电阻率均匀。依据电测深曲线及水平层状模型,借助地电阻率观测资料获取测区地层电性结构。通过第一层介质电阻率变化模拟了2个测道的浅层介质电阻率变化,分别是测区NS向表层介质电阻率随季节性降雨的变化和EW向浅层介质电阻率随水渠水深的变化。计算结果表明,降雨对地电阻率会造成升高影响,解释了临汾地电年变形态"夏高冬低"的原因;此外,降雨对地电阻率的影响还随深度的增加而增大,同时还与介质均匀性、地质因素等有关。测区附近水渠内水位的加深对电阻率造成的变化很小,认为2010年以来的趋势下降异常跟水渠干扰关系很小。研究结果将会对地电阻率的干扰因素以及可能出现的前兆指示具有重要的意义。     

钻孔施工对新丰江和平地电台深井地电阻率观测影响的数值模拟

1 观测背景 深井地电阻率观测在消除地表干扰、季节天气变化影响等方面效果良好(刘昌谋等, 1994),是当前地电阻率观测的发展趋势.广东新丰江和平地电台于1992年起开展深孔布极地电阻率观测,并在几次显著地震前观测到明显的异常变化.2015年3—5月,该台地电阻率测值出现显著异常变化,怀疑为测区钻孔施工对电阻率测值的变化起了决定性作用.为深入了解地电阻率变化的异常机理,在现场调查核实的基础上,收集数据资料建立测区电性结构有限元模型,采用数值模拟对异常进行定量分析,探讨钻孔施工对地电阻率观测的影响幅度与规律.     

大同地电阻率NS测向异常分析

2014年大同地震台地电阻率NS测向出现年变畸变现象,经现场调查,发现测区有铁丝网干扰。利用NS测向电测深曲线,以水平层状模型反演测区电性结构,计算各层介质影响系数,结果发现,浅层介质影响系数为正,合理解释了大同地电阻率NS测向"夏低冬高"的年变现象。在此基础上,应用有限元数值分析和三维影响系数分布,判定测区内铁丝网对地电阻率观测的影响,分析认为,当前存在的趋势异常变化为地电阻率干扰。     

地表固定干扰源影响下地电阻率观测随时间变化特征分析

在水平层状介质模型下,采用有限元数值计算方法建立三维模型,分析了地电阻率测区中位于地表的金属导线和局部电性异常体对观测产生的干扰形态和幅度随时间的变化特征。分析结果显示:1)低阻干扰源位于影响系数为正的区域时,将引起地电阻率观测值的下降变化,位于影响系数为负的区域时,将引起观测值的上升变化,高阻干扰源对观测的影响与之相反;2)地表干扰源影响的动态特征表现为,在浅层介质电阻率较低时对观测的干扰幅度要大于浅层介质电阻率较高时;3)对于正常年变的测道,低阻干扰源位于影响系数为正的区域时引起年变幅度增大,位于影响系数为负的区域时引起年变幅度减小,高阻干扰源对年变形态的影响与之相反;对于反常年变的测道,干扰源对年变形态的影响则与对正常年变测道的影响相反;4)金属导线对观测的干扰幅度受自身电阻率和横截面积影响:电阻率越低干扰幅度越大;有效横截面积越大干扰幅度越大。     

周至地电阻率观测环境干扰数值模拟

周至地震台NS、NE和NW向测道地电阻率观测值2012年初开始出现显著趋势减小变化,经多次现场调查落实,认为变化与近年来农民在测区大规模搭建猕猴桃架有关.针对周至地震台地电阻率连续观测存在的环境干扰问题,建立环境干扰物理模型,模拟分析环境干扰对周至地电阻率观测的影响,并分析2012年以来趋势减小的可能干扰源.结果显示：2012年新搭建的猕猴桃架会造成周至地电阻率3测道观测值的趋势减小.当干扰电阻R=10 Ω时,模拟结果与实际观测结果符合良好.     

交直流漏电在地电阻率观测中的判定——以定西地震台电阻率干扰排查为例

随着城镇化的扩张,地电阻率观测场地受到多种干扰影响,对甄别地电阻率异常信息带来了困难。2017年9月,甘肃省定西地震台地电阻率在四川九寨沟7.0级地震后出现了突变,巡查观测场地时发现距离东西道测量电极(N_3)70 m处有变压器接地线。经检测,该线带有18.5 A的电流,排除漏电后测值恢复到背景值。     

集宁地电观测系统故障检查及处理

对集宁2017年4月1日-5月31日地电阻率原始观测数据曲线常规分析发现,NS、EW测道数值差异明显,采用电测深曲线进行对比分析,发现2测道电阻率数值基本一致。在同场范围内,地电阻率与电测深曲线应同步变化。对集宁地电阻率布极区、观测环境、观测系统、装置系统进行系列检查、测试,发现NS测道导线线芯与导线铠导通,导线铠与避雷箱箱体接触导致线路漏电,造成数值出现误差。通过对外线路以及电极引线等进行优化改造,集宁地电阻率观测数据恢复正常。     

埋地金属管道影响视电阻率观测的数值模拟

目前在地震研究领域,绝大多数地电阻率观测台站均采用温纳装置,按照单极距方式进行观测,观测的视电阻率变化应该是表层变化(主要是干扰)和测区范围内深部变化(地下介质应力与应变状态发生变化)的综合变化。随着社会和经济的发展以及城市化进程的加快,城市基本建设范围快速扩张,不少地电阻率观测站受到各种各样的干扰,其中,地电阻率测区及附近埋地金属管道的影响是最主要的干扰因素之一。通过数值模拟进行了定性和半定量分析,找出了金属管道的物理属性、几何属性、埋设位置与干扰大小的关系,以方便数据中异常的识别。     

地表点电流对地电阻率观测的影响

将地电阻率台站地下介质简化为水平层状均匀介质模型,以点电流模拟地表干扰电流源,针对对称四极观测装置,计算干扰源电流增减及位置变化对地电阻率观测的影响。结果表明,地电阻率的受干扰程度取决于地表干扰点电流的大小、在测区的方位及距中心点的距离。     

井下地电阻率异常变化的判定方法

正传统地面地电阻率观测系统监测的是观测装置下的视电阻率。在装置一定时,由测区勘探体内介质各点的真电阻率值决定。由于地下水位升降及降水等原因,地下介质浅部(地表)的电阻率会发生较大的变化,通常表现为地电阻率观测的"年变化",即观测数据一年内有周期性变化。我国大多数地面敷设地电阻率观测台站的年变化值在1%~5%之间,大的可达10%以上,这一变化幅度已远远超过震前地电阻率的1%异常变化值。近年干扰的增多致使     

腾冲地震台地电阻率观测受金属管道干扰的判定分析

腾冲地震台地电阻率采用四极对称装置观测,2016年11月15日开始,地电阻率东西向测值异常升高。通过对观测系统及外线路漏电情况检查,对观测仪器临时标定检查,结果显示观测系统运行正常,仪器工作正常;对观测布极区周围环境进行全面巡查,发现观测场地内东西测向东端一侧架设了一条金属自来水管道,为观测区内的新增干扰源,且地电阻率东西向测值异常出现的时间与金属管道架设时间基本同步。将金属管道更换为绝缘塑料管道后,测值恢复正常。分析认为,架设金属管道本质上改变了测区介质原有的导电结构,造成了人工电场分布的改变,从而导致地电阻率测值的变化,最终判定地电阻率东西向测值异常是由村民架设的金属自来水管道所致。     

四平台地电阻率相反年变有限元数值分析

本文依据吉林省四平台地质剖面、地下介质电性资料,将四平台地下介质电性分布简化为沿NW走向的二维电性结构,并结合台站电测深资料建立三维有限元模型,以模型浅层介质电阻率变化模拟测区浅层介质电阻率随季节的变化,计算了四平台N50°W和N40°E两测道地电阻率的年变化形态.计算结果表明,N50°W测道地电阻率在浅层介质电阻率升高时上升,在浅层介质电阻率降低时下降;N40°E测道地电阻率在浅层介质电阻率升高时下降,在浅层介质电阻率降低时升高.两测道地电阻率年变化表现出相反的形态,且N50°W测道年变幅度要大于N40°E测道,计算结果在变化形态上符合四平台实际的观测资料,因此认为四平台测区地下介质的非均匀分布是产生两测道地电阻率年变形态相反现象的原因.     

延庆台井下小极距地电阻率观测系统分析

随着经济建设的发展, 地电阻率定点观测区环境被干扰严重影响观测质量, 装置系统在地表布设的工作方式难以取得有效观测和持续发展, 因此装置系统向井下深部布设受到人们关注。 同时, 地表大极距观测方式难以持续发展, 也促使地电阻率定点观测向井下小极距观测方式发展。 井下小极距观测相比地表大极距观测占地面积小, 能较好地排除或减弱地表测区环境干扰对观测结果的影响, 既能适应经济发展的需要, 又能较好地为地震监测服务。 2018年, 在总结已建井下地电阻率台站布极方式和建设工艺的基础上, 新建延庆台井下小极距地电阻率观测。 本文重点分析了延庆台井下小极距地电阻率观测装置系统建设中的几个关键问题, 如水平向和垂直向观测相结合、 布极方式、 电极制作和埋设深度等装置系统技术过程, 以及水平向和垂直向观测装置系数的计算等。 延庆台建设较好地获得了近全空间观测布设, 从理论上解决了井下小极距地电阻率建设的难点, 为将来要进行井下小极距地电阻率观测装置系统建设的台站提供参考。     

开展小极距井下地电阻率观测的可行性分析

目前,我国用于地震监测的地电阻率观测面临着两个难题:①测区范围较大导致台网稀疏且分布不均匀;②易受环境干扰。本文结合台站实际的地下电性结构,采用地电阻率解析表达式和有限元数值分析方法,对开展小极距井下地电阻率观测的可行性进行了讨论。结果表明:小极距井下观测方式能有效抑制地表电性异常体类干扰和年变化的影响,也能记录到地表大极距观测和井下大极距观测所能记录到的震前异常变化。小极距井下观测能大幅减小布极区范围,有助于地电阻率的足密度组网成场观测,可为解决目前地电阻率观测面临的难题提供一种可选方案。