You are viewing an old version of this page. View the current version.

Compare with Current View Page History

« Previous Version 9 Next »

Opis metody liczenia energii z całki kwadratu prędkości drgań gruntu w stacjach sejsmicznych

Energia sejsmiczna rejestrowana na sejsmogramach jest częścią całego bilansu energetycznego związanego z procesem niszczenia górotworu w ognisku wstrząsu. Pomimo wielu wad, ze względów historycznych w polskim górnictwie energia stosowana jest, jako miara wielkości zjawiska. We wtyczce GIGEnergy energia sejsmiczna liczona jest ze strumienia energii zapisanego na sejsmogramach. Energia liczona jest z całki kwadratu prędkości. Metoda ta została opracowana w Głównym Instytucie Górniczym dla wstrząsów indukowanych z Górnego Śląska w Polsce. Energia jest liczona metodą całkowania sejsmogramów na podstawie (Dubiński i Wierzchowska 1973, Kanamori i in. 1993) zgodnie ze wzorem:

(1)

gdzie

(2)

i

(3)                

 natomiast

  - odległość hipocentralna [km],

  - średnia prędkość fali P lub S,

 - amplituda prędkości drgań, przy czym ,

 - składowe prędkości drgań gruntu, odpowiedni w kierunku pionowym, północ-południe i wschód-zachód,

 - współczynniki tłumienia fal P lub S,

- gęstości ośrodka.

Całkowanie odbywa się po czasie trwania fali. Domyślnie przyjmowane są czasy trwania fal P i S zgodnie z zależnością Gibowicza (1963):

          (4)

gdzie  jest czasem trwania odpowiednio fali P lub S a D jest odległością epicentralną [km]. Całkowita energia wstrząsu dla i-tej stacji jest liczona jako suma energii dla fal P i S. Dla Górnego Śląska przyjmuje się (Gibowicz 1963) b1P=0.52, b2P=0.35, b1S=0.22 i b2S=0.8.

Wyniki energii dla poszczególnych stacji są uśredniane arytmetyczne:

                                    (5)

gdzie N jest liczbą stacji. Istnieje możliwość uśredniania geometrycznego:

                             (6)

Dodatkowo na podstawie energii liczona jest magnituda ML z energii wzorem (Dubiński i Wierzchowska 1973)

    (7)

Instrukcja liczenia energii wstrząsu sejsmicznego

Liczenie energii wywoływane jest z menu poleceniem Magnitude  Energy lub przez kliknięcie prawym przyciskiem myszki na fazie i wybranie z menu rozwijanego Calculate Energy. Pojawi się okno do liczenia energii (Rys. 18).

Rys. 18  Okno do liczenia energii

gdzie w (1) wyświetlany jest i może być zmieniony ID lokalizacji zjawiska, natomiast wybrana stacja, której wartości energii są wyświetlane wypisuje się w pozycji (2).

Sejsmogramy sygnału sejsmicznego oraz kwadratów prędkości przedstawione są z lewej strony - trzy składowe sejsmogramu (5), poniżej trzy kwadraty prędkości dla każdej składowej (6) i na dole suma kwadratów wszystkich składowych. Linie czerwona i niebieska określają przedział całkowania. Linie czerwone określają początek i pokrywają się z zapikowanymi fazą P lub S, które są oznaczone linia przerywaną. Linie niepieskie określają koniec całkowania i są liczone na podstawie odległości epicentralnej według wzoru (4) na podstawie parametrów w pliku konfiguracyjnym. Można pozycje linii początkowej lub końcowej całkowania zmieniać przez ciągnięcie ich myszką z wciśniętym lewym przyciskiem.

Można wybierać stację albo przez wybranie jest z lity (2), albo przez klikniecie [Confirm + next Sta] (8).  Sta 3/5 (5 computed) (3) przedstawia informację ile jest wszystkich stacji dla wstrząsu, która kolejną stacja jest wyświetlana, oraz z ilu z nich została policzona energia średnia (energia wstrząsu). Podstawowe wartości całek i energii fal P i S dla danej stacji są przedstawione w pozycji (4),  więcej informacji jest wypisywane w oknie raportu. Każdorazowe wybranie stacji powoduje policzenie energii na podstawie tej jednej stacji. Tak samo energia dla stacji jest wyliczana w przypadku zmiany obszaru całkowania na sejsmogramie. W pozycji (7) jest wypisywana wyliczona energia dla stacji. Dodatkowa informacja (surf) mówi czy jest to stacja powierzchniowa, wtedy uwzględnia się dwukrotną amplifikacje sygnału, czy otworowa (brak komunikatu).

W pozycji (10) podawana jest średnia energia dla zjawiska liczona z wszystkich stacji dla których policzono energię (Ich liczba jest podana w (3))  oraz ML wstrząsu wyliczone z energii wstrząsu wzorem (7). Stacje użyte do liczenia energii wstrząsu muszą być wcześniej zatwierdzone przez klikniecie  [Confirm Sta] lub [Confirm + next Sta] (8). Metoda uśredniania może być zmieniona w pozycji (9), ale przy każdym wywołaniu ustawiana jest wartość zdefiniowania w pliku konfiguracyjnym. Parametry dla liczenia energii są przedstawione na dolnym pasku okienka (12).

Wyniki są zatwierdzane i zapisywane oraz kończone jest liczenie energii przez kliknięcie  [Ok] (12) natomiast kliknięcie [Cancel] (8) powoduje zakończenie pracy bez zapamiętania wyników. 

  • No labels