文章快速检索    
  地震地磁观测与研究  2022, Vol. 43 Issue (S1): 248-249  DOI: 10.3969/j.issn.1003-3246.2022.S1.080
0

引用本文  

胡澜缤, 李继业, 张彦吉, 等. 滑雪场载荷对通河体应变影响的定量计算[J]. 地震地磁观测与研究, 2022, 43(S1): 248-249. DOI: 10.3969/j.issn.1003-3246.2022.S1.080.
HU Lanbin, LI Jiye, ZHANG Yanji, et al. Quantitative calculation of the influence of ski field loading on Tonghe body strain[J]. Seismological and Geomagnetic Observation and Research, 2022, 43(S1): 248-249. DOI: 10.3969/j.issn.1003-3246.2022.S1.080.

基金项目

中国地震局星火计划攻关项目(项目编号:XH19011);地震预测开放基金(项目编号:XH22035D)

通讯作者

李继业(1981-), 男, 高级工程师, 主要从事地震综合预测、流体地球化学工作。E-mail: jiye_li@126.com

作者简介

胡澜缤(1987-), 男, 本科, 主要从事地震监测预报工作。E-mail: hulanbin110@163.com
滑雪场载荷对通河体应变影响的定量计算
胡澜缤 1)   李继业 2)   张彦吉 1)   王海涛 1)   贾秀玲 1)     
1) 中国黑龙江 150090 哈尔滨市应急救援保障中心;
2) 中国哈尔滨 150090 黑龙江省地震局
关键词体应变    滑雪场    载荷    
Quantitative calculation of the influence of ski field loading on Tonghe body strain
HU Lanbin 1)   LI Jiye 2)   ZHANG Yanji 1)   WANG Haitao 1)   JIA Xiuling 1)     
1) Harbin Emergency Rescue Support Center, Heilongjiang Province 150090, China;
2) Heilongjiang Earthquake Agency, Harbin 150090, China
Key words: volumetric strain    ski field    load    
1 异常出现

通河形变观测井位于哈尔滨市通河县铧子山林场,周围地形地貌特征属花岗岩类构造低山,岩性为坚硬完整的燕山期花岗岩,探头埋深85 m。2017年11月以来,每年冬季一定时段内通河体应变均出现异常变化。调查发现,距形变观测井约20 m处于2017年12月开设滑雪场对外营业(2021年冬季滑雪场未开放)。该滑雪场占地约50 000 m2,最远距离约370 m,每年11月—次年1月造雪。据统计,2017年11月26日—2018年1月5日、2018年11月21日—12月22日、2019年11月12日—12月17日和2020年11月21日—2020年12月31日,通河体应变压性变化幅度分别为308.2×10-9、299.7×10-9、341.6×10-9、271.6×10-9,异常数据达最高值后转张性变化并缓慢恢复。本文对滑雪场造雪产生的载荷进行定量计算,以明确相应时段的体应变变化是否由造雪所致。

2 载荷影响定量计算

马栋等(2014)假定负荷力垂直作用在半无限平面介质的面上,且介质是各向同性的,以负荷着力点为圆柱坐标系的原点,垂直向下为z,水平向外为r。用满足圆柱坐标的调和函数V(rθz)解和傅里叶—贝塞尔积分,推导载荷对钻孔应变的平面应变,则载荷影响计算公式如下

$ \begin{aligned} b= & \frac{2}{3}\left(\frac{P}{4 {\rm{ \mathsf{ π}}} \mu}\left[\frac{\lambda+2 \mu}{\lambda+\mu} \frac{z}{\left(r^2+z^2\right)^{2 / 3}}-\frac{3 z^2}{\left(r^2+z^2\right)^{5 / 2}}\right]+\right. \\ & \frac{P}{4 {\rm{ \mathsf{ π}}} \mu r^2}\left[-\frac{\mu}{\lambda+\mu}+\frac{\lambda+2 \mu}{\lambda+\mu} \frac{z}{\left(r^2+z^2\right)^{1 / 2}}-\frac{z^3}{\left(r^2+z^2\right)^{3 / 2}}\right]+ \\ & \left.\frac{P}{4 {\rm{ \mathsf{ π}}} \mu(\lambda+\mu)} \frac{1}{r^2}-\frac{P}{4 {\rm{ \mathsf{ π}}}} \frac{\lambda+2 \mu}{\mu(\lambda+\mu)} \frac{z}{r^2} \frac{1}{\left(r^2+z^2\right)^{1 / 2}}+\frac{P}{4 {\rm{ \mathsf{ π}}} \mu} \frac{z^3}{r^2} \frac{1}{\left(r^2+z^2\right)^{3 / 2}}\right) \end{aligned} $ (1)

式中:b为载荷对钻孔应变的理论影响数值,P为由于荷载形成的作用于坐标原点并垂直于地面的集中力;r为干扰源与测点距离;z为钻孔深度;λ = μE/[(1+μ)(1-2μ)],μ = E/[2(1+μ)],其中E为弹性模量,μ为泊松比系数。

据调查,2017—2020年通河滑雪场造雪体积分别为29 760 m3、28 730 m3、32 830 m3、27 610 m3,代入人造雪密度(约856 kg/m3),则换算P分别为25 474.56 N、24 592.88 N、28 102.48 N和23 634.16 N。查找观测井100 km以内发生ML 0.5以上的地震,利用国家地震科学数据中心的地震目录与台站记录的Pg、Sg震相到时计算杨氏模量和泊松比,得到E = 65.776 GPa、μ = 0.212 8,将z = 85 m代入式(1),计算并分析荷载、体应变与荷载距离的关系,对比曲线见图 1

图 1 距离与应变关系的理论计算结果 Fig.1 Theoretical calculation results of the relationship between distance and strain

滑雪场与观测井的距离取为200 m,计算得到2017—2020年通河应变理论变化量分别为314.6×10-9、303.7×10-9、347.0×10-9、287.4×10-9,而实际体应变变化量为308.2×10-9、299.7×10-9、341.6×10-9、284.4×10-9,二者基本一致。

综上所述,通河体应变2017年以来的数据异常变化应为滑雪场造雪所致。体应变记录中含有大量地壳活动和各类干扰信息,可采用S变换,进一步明确并剔除滑雪场造雪对通河体应变的干扰,受篇幅所限,将另文分析。

参考文献
马栋, 陈建国, 郑爽, 等. 荷载对钻孔应变观测影响的实例分析[J]. 地震研究, 2014, 37(1): 79-85.