Determination and Analysis of Near-Surface Stress-Strain State of 4-Component Borehole Strainmeter

TANG Lei; QIU Zehua; LI Yujiang; LI Yu; FAN Junyi

doi:10.13203/j.whugis20220397

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Determination and Analysis of Near-Surface Stress-Strain State of 4-Component Borehole Strainmeter

Geodesy and Survey Engineering | 更新时间：2026-11-05

- Determination and Analysis of Near-Surface Stress-Strain State of 4-Component Borehole Strainmeter
- Geomatics and Information Science of Wuhan University Vol. 50, Issue 1, Pages: 63-73(2025)
- 作者机构：
  
  1.中国地震台网中心，北京，100045
  2.应急管理部国家自然灾害防治研究院，北京，100085
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13203/j.whugis20220397
  CLC： P223
- Received：28 June 2023，
  
  Published：05 January 2025
- 稿件说明：
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唐磊,邱泽华,李玉江，等.四分量钻孔应变观测近地表应力应变状态的判定与分析[J].武汉大学学报（信息科学版）,2025,50(1):63-73.

TANG Lei,QIU Zehua,LI Yujiang,et al.Determination and Analysis of Near-Surface Stress-Strain State of 4-Component Borehole Strainmeter[J].Geomatics and Information Science of Wuhan University,2025,50(1):63-73.
唐磊,邱泽华,李玉江，等.四分量钻孔应变观测近地表应力应变状态的判定与分析[J].武汉大学学报（信息科学版）,2025,50(1):63-73. DOI：10.13203/j.whugis20220397

TANG Lei,QIU Zehua,LI Yujiang,et al.Determination and Analysis of Near-Surface Stress-Strain State of 4-Component Borehole Strainmeter[J].Geomatics and Information Science of Wuhan University,2025,50(1):63-73. DOI：10.13203/j.whugis20220397

摘要

四分量钻孔应变观测产出了丰富的近地表连续地壳应变变化资料，使用这些资料时需要正确解析。在四分量钻孔应变观测的力学换算方法基础上，提出了在张-压应力、张应力和压应力3种应力环境下利用四分量钻孔应变观测判定观测区域应力应变状态的方法。以中国青海省门源M 6.9地震为例，用此方法研究了震中附近区域的背景应力应变状态，结果表明应力应变集中区在近地表可能会出现应变拉张现象；分析了门源站主张应变方向的动态变化，初步确定震前5 d出现的主张应变方向变化速率增强现象为震前异常；对四分量钻孔应变记录的同震应变状态与基于弹性位错理论模拟的同震应力场变化特征进行了对比分析，结果表明实测结果与模拟结果吻合度较高。应用分析表明，所提出的判定钻孔观测区域应力应变状态的方法可行有效。

Abstract

Objectives

Data on near-surface continuous crustal strain variation are produced in large quantities by the 4-component borehole strainmeter

but correct analysis is needed when using these data.

Methods

Based on the mechanical conversion method of 4-component borehole strainmeter

we propose a method to determine the stress-strain state by using 4-component borehole strain observations under three stress environments: Tension-compression stress

tension stress

and compression stress.

Results

Taking the M 6.9 Menyuan earthquake in Qinghai Province

China as an example

we investigate the background stress-strain state near the epicenter by the proposed method. The results show that the stress-strain concentration area may have strain tension near the surface. After analyzing the dynamic change of the strain direction of the Menyuan station

we suggest that the increasing rate of the strain direction change that occurred five days before the earthquake was an anomaly before the earthquake. Following the comparison between the coseismic strain state measured by the borehole strainmeter and the modeled results according to elastic dislocation theory

the results show that the observed results are in good agreement with the modeled results.

Conclusions

The application analysis shows that the proposed method to determine the stress-strain state of borehole area is feasible and effective.

关键词

Keywords

references

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