鉆孔應(yīng)變儀方位角的定向反演?

武安緒（北京市地震局，北京 100080）

鉆孔應(yīng)變儀方位角的定向反演?

武安緒
（北京市地震局，北京 100080）

?基金項目： 地震科技星火計劃(XH12001)資助。

日月引潮力在地球內(nèi)部產(chǎn)生的周期性變化的應(yīng)變場叫做固體地球的應(yīng)變固體潮，其觀測結(jié)果能反映地球介質(zhì)的某些彈性性質(zhì)(如勒夫數(shù)等)，也能反映區(qū)域應(yīng)力場的變化引起的局部地殼彈性參數(shù)的變化。理論研究表明，大地震前伴隨擴容過程出現(xiàn)明顯的應(yīng)變固體潮變化。因此，應(yīng)變固體潮的研究引起了許多大地測量、地球物理和地震預(yù)報工作者的極大關(guān)注。

井下鉆孔觀測的分析需要它的定向，設(shè)法確定井下鉆孔儀的定向是非常重要的。眾所周知，形變觀測中固體潮是唯一能算出來的東西。基于此，利用固體潮汐理論值可以事先計算的特點，綜合考慮觀測值的可能影響因素，根據(jù)一定的正演模型進行鉆孔儀方位角的反演與精度估計，利用其他時段的資料作為反演結(jié)果的初步檢驗，以此確定反演模型的合理性與結(jié)果的可靠性。

對于鉆孔應(yīng)變觀測值，影響因素較多。根據(jù)實際觀測資料，考慮固體潮特點，采用擴展的Nakai擬合公式：

式中，R（t）是潮汐固體潮理論值；a是潮汐的比例因子；β是與潮汐觀測的相位滯后有關(guān)的未知數(shù)；K0，K1，K2分別是與非潮汐相關(guān)的常數(shù)、速度及加速度有關(guān)的未知數(shù)；w是水位的影響因子，p是氣壓的影響因子。為了說明以上反演思路的可行性與結(jié)果的可靠性，選擇記錄質(zhì)量高的古北口鉆孔應(yīng)變觀測記錄作為試驗，計算潮汐理論值和導(dǎo)數(shù)值，采用式（1），利用粒子群算法非線性反演(圖1)，求得定向方位角，且進行了精度測試（圖2），認為以上反演可行。

圖1　鉆孔應(yīng)變的原始、擬合與殘差圖

圖2 鉆孔應(yīng)變的原始、擬合與殘差圖

通過以上反演、測試、分析，可以認為，基于粒子群算法與擴展的Nakai模型的反演思路合理，結(jié)果可行，反映實際觀測情況，這對于缺少定向方位角的鉆孔應(yīng)變觀測井孔，開發(fā)其固體潮汐信息無疑是有現(xiàn)實意義的。