断层黏滑失稳过程微震与电荷信号时频特征研究

采用微震与电荷感应监测系统作为试验的监测手段,利用双轴加载试验系统对粗晶正长花岗岩进行不同断层倾角及侧压下断层模型进行断层摩擦滑动试验,观察和分析不同倾角与侧压下断层黏滑曲线特征和断层黏滑过程微震与电荷信号时域与频域特征.结果 表明:(1)斜交断层双轴加载过程中侧压及断层倾角改变使断层面应力状态发生变化,改变了黏滑曲线特征及断层黏滑时摩擦强度.小倾角断层易发生黏滑,黏滑时释放的能量小震级低,而大倾角断层不易发生黏滑,但断层失稳时应力降较大,失稳时释放的能量大震级高.通过分析侧压和断层倾角的变化,可进一步判断断层黏滑失稳的可能性.(2)斜交断层发生黏滑就会产生高幅值的微震与电荷信号,且微震与电荷信号在应力降产生之前产生,微震与电荷信号基本同步产生,黏滑时的应力降与信号强度有较好的对应关系,黏滑时断层处的电荷信号幅值较大.随着断层倾角及侧压变化,电荷信号幅值及能量有显著变化,微震信号幅值及能量基本不变.(3)微震和电荷信号频带范围为0～100Hz,两者信号主频在10 Hz以内.断层黏滑前微震与电荷信号频率及功率值增大,黏滑后迅速减小.试验结果表明微震与电荷信号频谱特征比信号幅值有更明显的前兆特征,采用希尔伯特-黄时频分析方法分析微震与电荷信号时频特征能更好地识别断层黏滑过程前兆信息.