地壳应变场观测新的力学模型建立及其在气压弹性响应中的应用

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1、地壳应变场观测新的力学模型建立及其在气压弹性响应中的应用张凌空牛安福中国地震台网中心，北京100045摘要地壳应变场观测的主流仪器是钻孔应变仪，主要用来测量地壳岩石体应变和面应变，因此钻孔应变观测力学模型构成了地壳应变场观测的理论基础。已有的力学模型是Evertson根据拉梅的厚壁圆筒方程及有关弹性力学理论建立的，本文新建的力学模型则以潘立宙-陈沅俊理论为基础，目的是为后续物理模型的建立,如应变气压波、地震波和固体潮等,提供一组精确度更高的计算工具，以适应当前国内钻孔应变观测台网快速发展对基础理论研究的需

2、要。新旧模型最显著的差异在于k（应变仪钢筒内壁面应变与空孔岩石面应变之比）的解算值不同，理论分析表明新模型的k值更为合理。作为该力学模型实际应用的一个范例，根据Fung给出的气压波动应力解，分别建立了钻孔应变对长、短周期气压波的弹性响应模型，从理论上分析了二者之间的关系和差异，并将理论气压影响系数与部分台站的实测值进行了比较，初步显示两组曲线及数值基本相符，与Evertson模型计算出的结果比对同实际情况更为接近，新建力学模型的正确性和可靠性由此得到验证。气压弹性响应模型对地震前兆观测背景场的正确分析有实

3、际意义。关键词钻孔应变，体应变，面应变，气压EstablishmentofanewmechanicalmodelofthecrustalstrainfieldobservationsandapplicationofthemodelintheelasticresponseoftheairpressureZHANGLing-Kong，NIUAn-FuChinaEarthquakeNetworksCenter,Beijing100045,ChinaAbstractTheboreholestrainmeteris

4、mainstreaminstrumentofthecrustalstrainfieldobservation.Mainlyusedtomeasurethecrustalrocksofvolumestrainandareastrain.Thusthemechanicalmodelofboreholestrainmeterconstitutethetheoreticalbasisofthecrustalstrainfieldobservation.Accordingtothethick-walledcylin

5、derequationsofLame,theoldmechanicalmodelisestablishedbyEvertson.ThenewmechanicalmodelisbasedonthePanLizhou-ChenYuanjuntheory.Fortheestablishmentofafollow-upphysicalmodel,suchasstrainairpressurewaves,seismicwavesandsolidtide,etc.provideasetofhigheraccuracy

6、computationaltools.Adapttotheneedsofrapiddevelopmentofthecurrentborehole基金项目地震行业科研专项（201108009）作者简介张凌空，男，1962年生，高级工程师，主要从事钻孔应变和地形变等前兆方法的观测研究.e-mail：zhll1023@163.comStrainobservationnetworkforbasictheoreticalresearch.Oldandnewmodelthemostsignificantdiffere

7、nceisthatdifferentvaluesofksolver(strainmeteronthesteelcylinderwallsurfacestraintoareastrainoftheemptyholerockratio).Theoreticalanalysisshowsthatthenewmodelofthevalueofkismorereasonable.Asanexampleofthepracticalapplicationofthemechanicalmodel,accordingtoF

8、ungcalculationoftheairpressurestresssolution,theywereestablishedthatboreholestrainelasticresponseoflong,short-periodpressurewavemodel.Analyzedtheoreticallytherelationshipanddifferencesbetweenthetwo.Andthepressureinf