史繼平

（甘肅省地震局，甘肅 蘭州 730000）

靜寧臺(tái)鉆孔分量應(yīng)變觀測(cè)運(yùn)行情況分析*

史繼平

（甘肅省地震局，甘肅 蘭州 730000）

通過(guò)對(duì)靜寧臺(tái)RZB型鉆孔分量應(yīng)變觀測(cè)的連續(xù)率、完整率、M2波振幅因子和相對(duì)中誤差、自檢內(nèi)精度等方面的分析得知：靜寧臺(tái)RZB型鉆孔分量應(yīng)變觀測(cè)的儀器運(yùn)行情況良好，觀測(cè)資料的完整率在99%以上；M2波振幅因子相對(duì)穩(wěn)定，變化范圍在0.05以內(nèi)；相對(duì)中誤差均小于0.1；自檢內(nèi)精度小于0.2的和大于0.2的各占一半，最大的不超過(guò)0.32。均符合形變學(xué)科規(guī)范要求。

鉆孔分量應(yīng)變；振幅因子；自檢內(nèi)精度

1 概述

靜寧臺(tái)的應(yīng)力-應(yīng)變觀測(cè)始于1975年，先使用了DL-69型精密電感電橋，后使用的是4103型壓磁應(yīng)力儀，在1997年因儀器老化停測(cè)。2011年再次安裝了RZB型鉆孔分量應(yīng)變儀，2013年12月27日正式觀測(cè)。本文將對(duì)靜寧臺(tái)RZB型鉆孔分量應(yīng)變觀測(cè)2014年1月-2016年5月的運(yùn)行情況作出分析，通過(guò)對(duì)觀測(cè)資料的連續(xù)率、完整率、M2波振幅因子和相對(duì)中誤差、自檢內(nèi)精度等方面的檢驗(yàn)確認(rèn)該觀測(cè)資料的質(zhì)量情況。

2 臺(tái)站概況及儀器安裝情況

靜寧臺(tái)始建于1971年，位于靜寧縣城東2km的城關(guān)鎮(zhèn)峽門村。靜寧屬祁連褶皺系的向東延伸地區(qū)，處于祁連山、昌梁山、賀蘭山山字形構(gòu)造脊柱南端馬蹄形盾地的隴西系六盤山旋回褶皺帶。

在2011年由平?jīng)鎏煺A(chǔ)工程有限責(zé)任公司再次為靜寧臺(tái)鉆探了一口應(yīng)變觀測(cè)井，孔深111.86m，套管安裝深度93.00m，工作段巖性為：淺灰色石灰砂巖，巖體較為完整，成分以石英為主，次為少量風(fēng)化長(zhǎng)石，石英含量約為70%。

2011年9月安裝RZB型鉆孔分量應(yīng)變儀，探頭安裝工作段位于108m處，探頭由特種水泥、膨脹劑、石英砂與適當(dāng)比例的水?dāng)嚢璩傻哪酀{固定。RZB型分量式鉆孔應(yīng)變探頭內(nèi)有4分量測(cè)量元件，1分量參考元件。參考原件不受力，懸空放置，測(cè)量元件順時(shí)針?biāo)脚帕校来蜗嗖?5，具體方位見圖1。同時(shí)安裝有氣壓、水位、井溫輔助觀測(cè)。

圖1 應(yīng)變探頭各元件方向示意圖

3 觀測(cè)資料質(zhì)量評(píng)定

分量應(yīng)變觀測(cè)的質(zhì)量評(píng)定一般從連續(xù)率、完整率、M2波振幅因子和相對(duì)中誤差、自檢內(nèi)精度等方面進(jìn)行評(píng)價(jià)。本文將針對(duì)靜寧臺(tái)RZB型鉆孔分量應(yīng)變觀測(cè)2014年1月1日至2016年5月31日的觀測(cè)資料進(jìn)行評(píng)價(jià)和分析。

3.1 連續(xù)率和完整率

表1是靜寧臺(tái)RZB型鉆孔分量應(yīng)變觀測(cè)2014年1月1日至2016年5月31日的分鐘值連續(xù)率和完整率的統(tǒng)計(jì)。由表1可以看出，該儀器的連續(xù)率和完整率均在99%以上，從分表明了該儀器運(yùn)行狀況較好，基本沒(méi)有缺測(cè)。

表1 分鐘值連續(xù)率和完整率統(tǒng)計(jì)（單位：%）

3.2 M2波振幅因子和相對(duì)中誤差

表2是靜寧臺(tái)RZB型鉆孔分量應(yīng)變儀觀測(cè)資料的調(diào)和分析結(jié)果統(tǒng)計(jì)，由表2可以看出：NS分量半日主波M2的振幅因子穩(wěn)定在1.27左右，中誤差小于0.06；EW分量半日主波M2的振幅因子穩(wěn)定在0.06左右，中誤差均小于0.06；NE分量半日主波M2的振幅因子穩(wěn)定在1.67左右，中誤差小于0.04；NW分量半日主波M2的振幅因子穩(wěn)定在1.49左右，中誤差小于0.06。

表2 M2波振幅因子和相對(duì)中誤差統(tǒng)計(jì)

3.3 自檢內(nèi)精度

分量式鉆孔應(yīng)變儀的觀測(cè)元件是以45°為間隔，在4個(gè)方向上安裝觀測(cè)元件，構(gòu)成兩組互相正交的孔徑相對(duì)變化觀測(cè)，當(dāng)探頭與圍巖的耦合處于理想狀態(tài)時(shí)，應(yīng)該有：

通過(guò)公式（1）可以對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行自檢，這種自檢能夠充分的說(shuō)明探頭與圍巖的耦合情況。表3是靜寧臺(tái)RZB型鉆孔分量應(yīng)變儀觀測(cè)資料的自檢內(nèi)精度統(tǒng)計(jì)。由表3可以看出，該儀器的自檢內(nèi)精度在0.1181-0.3187之間變化，說(shuō)明該儀器探頭與圍巖的耦合效果并不是很理想。

表3 自檢內(nèi)精度統(tǒng)計(jì)

圖2 分量應(yīng)變曲線圖

圖3 面應(yīng)變曲線圖

圖4 差應(yīng)變曲線圖

4 觀測(cè)資料分析

由圖2、3、4可以看出：靜寧臺(tái)鉆孔應(yīng)變的NS分量受壓，EW、NE、NW分量拉張；面應(yīng)變均呈現(xiàn)拉張狀態(tài)；差應(yīng)變雖然均呈現(xiàn)壓縮狀態(tài)，但是由于NS分量受壓，EW分量拉張，導(dǎo)致NS-EW的差應(yīng)變變化較為劇烈，而NE和NW均拉張，導(dǎo)致NE-NW的差應(yīng)變變化較小，只有NS-EW的六分之一左右。

5 結(jié)論

通過(guò)以上分析，對(duì)靜寧臺(tái)RZB型鉆孔分量應(yīng)變觀測(cè)的運(yùn)行情況有如下認(rèn)識(shí)：

1）通過(guò)對(duì)連續(xù)率和完整率的統(tǒng)計(jì)可以得知，靜寧臺(tái)RZB型鉆孔分量應(yīng)變觀測(cè)的儀器運(yùn)行情況良好，觀測(cè)資料的完整率在99%以上。

2）通過(guò)對(duì)M2波振幅因子和相對(duì)中誤差的分析可以得知，靜寧臺(tái)RZB型鉆孔分量應(yīng)變觀測(cè)的M2波振幅因子相對(duì)穩(wěn)定，變化范圍在0.05以內(nèi)；相對(duì)中誤差均小于0.1，符合形變學(xué)科規(guī)范要求。

3）通過(guò)對(duì)2014-2015年自檢內(nèi)精度的分析可以得知，靜寧臺(tái)RZB型鉆孔分量應(yīng)變觀測(cè)的自檢內(nèi)精度小于0.2的和大于0.2的各占一半，最大的不超過(guò)0.32，符合形變學(xué)科規(guī)范要求。

4）通過(guò)對(duì)2014-2016年的觀測(cè)曲線分析可以得知，靜寧臺(tái)RZB型鉆孔分量應(yīng)變觀測(cè)的NS分量受壓，EW、NE、NW分量拉張。

[1] 姜振海,翟瑋,王小娟.岷縣、漳縣交界Ms6.6級(jí)地震與甘肅形變異常情況探討[J].地震工程學(xué)報(bào),2013,35(3):549-556.

[2] 姜振海,劉鴻斌,翟瑋.甘肅省洞體應(yīng)變觀測(cè)趨勢(shì)變化分析[J].大地測(cè)量與地球動(dòng)力學(xué),2016,36(增II):1-5.

[3] 史繼平,王小娟,翟瑋.岷縣-漳縣6.6級(jí)地震洞體應(yīng)變異常特征[J].地震地磁觀測(cè)與研究,2015,36(5):59-63.

[4] 吳凱,呂品姬,陳志遙.洞體應(yīng)變及鉆孔應(yīng)變的應(yīng)變潮汐參數(shù)解算結(jié)果對(duì)比分析[J].內(nèi)陸地震,2015,29(3):235-241.

[5] 段莉莉,段立新.鉆孔應(yīng)變觀測(cè)干擾及異常分析[J].地震地磁觀測(cè)與研究,2013,34(3/4):122-127.

[6] 蒲小武,王康,梅東林,等.武都四分量鉆孔應(yīng)變觀測(cè)數(shù)據(jù)分析[J].地震地磁觀測(cè)與研究[J].2013,34(5/6):328-333.

p815.72

中國(guó)地震局監(jiān)測(cè)、預(yù)測(cè)、科研三結(jié)合課題（162801）。