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(xiàng)目： 地震科技星火計(jì)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(chǎng)叫做固體地球的應(yīng)變固體潮，其觀測(cè)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(chǎng)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(kuò)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(cè)量、地球物理和地震預(yù)報(bào)工作者的極大關(guān)注。

井下鉆孔觀測(cè)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(cè)中固體潮是唯一能算出來的東西?；诖?，利用固體潮汐理論值可以事先計(jì)算的特點(diǎn)，綜合考慮觀測(cè)值的可能影響因素，根據(jù)一定的正演模型進(jìn)行鉆孔儀方位角的反演與精度估計(jì)，利用其他時(shí)段的資料作為反演結(jié)果的初步檢驗(yàn)，以此確定反演模型的合理性與結(jié)果的可靠性。

對(duì)于鉆孔應(yīng)變觀測(cè)值，影響因素較多。根據(jù)實(shí)際觀測(cè)資料，考慮固體潮特點(diǎn)，采用擴(kuò)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(cè)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(cè)記錄作為試驗(yàn)，計(jì)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(jìn)行了精度測(cè)試（圖2），認(rèn)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(cè)試、分析，可以認(rèn)為，基于粒子群算法與擴(kuò)展的Nakai模型的反演思路合理，結(jié)果可行，反映實(shí)際觀測(cè)情況，這對(duì)于缺少定向方位角的鉆孔應(yīng)變觀測(cè)井孔，開發(fā)其固體潮汐信息無疑是有現(xiàn)實(shí)意義的。