靜寧臺鉆孔分量應變觀測運行情況分析*

史繼平

（甘肅省地震局，甘肅 蘭州 730000）

靜寧臺鉆孔分量應變觀測運行情況分析*

史繼平

（甘肅省地震局，甘肅 蘭州 730000）

通過對靜寧臺RZB型鉆孔分量應變觀測的連續率、完整率、M2波振幅因子和相對中誤差、自檢內精度等方面的分析得知：靜寧臺RZB型鉆孔分量應變觀測的儀器運行情況良好，觀測資料的完整率在99%以上；M2波振幅因子相對穩定，變化范圍在0.05以內；相對中誤差均小于0.1；自檢內精度小于0.2的和大于0.2的各占一半，最大的不超過0.32。均符合形變學科規范要求。

鉆孔分量應變；振幅因子；自檢內精度

1 概述

靜寧臺的應力-應變觀測始于1975年，先使用了DL-69型精密電感電橋，后使用的是4103型壓磁應力儀，在1997年因儀器老化停測。2011年再次安裝了RZB型鉆孔分量應變儀，2013年12月27日正式觀測。本文將對靜寧臺RZB型鉆孔分量應變觀測2014年1月-2016年5月的運行情況作出分析，通過對觀測資料的連續率、完整率、M2波振幅因子和相對中誤差、自檢內精度等方面的檢驗確認該觀測資料的質量情況。

2 臺站概況及儀器安裝情況

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

在2011年由平涼天正基礎工程有限責任公司再次為靜寧臺鉆探了一口應變觀測井，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，次為少量風化長石，石英含量約為70%。

2011年9月安裝RZB型鉆孔分量應變儀，探頭安裝工作段位于108m處，探頭由特種水泥、膨脹劑、石英砂與適當比例的水攪拌成的泥漿固定。RZB型分量式鉆孔應變探頭內有4分量測量元件，1分量參考元件。參考原件不受力，懸空放置，測量元件順時針水平排列，依次相差45，具體方位見圖1。同時安裝有氣壓、水位、井溫輔助觀測。

圖1 應變探頭各元件方向示意圖

3 觀測資料質量評定

分量應變觀測的質量評定一般從連續率、完整率、M2波振幅因子和相對中誤差、自檢內精度等方面進行評價。本文將針對靜寧臺RZB型鉆孔分量應變觀測2014年1月1日至2016年5月31日的觀測資料進行評價和分析。

3.1 連續率和完整率

表1是靜寧臺RZB型鉆孔分量應變觀測2014年1月1日至2016年5月31日的分鐘值連續率和完整率的統計。由表1可以看出，該儀器的連續率和完整率均在99%以上，從分表明了該儀器運行狀況較好，基本沒有缺測。

表1 分鐘值連續率和完整率統計（單位：%）

3.2 M2波振幅因子和相對中誤差

表2是靜寧臺RZB型鉆孔分量應變儀觀測資料的調和分析結果統計，由表2可以看出：NS分量半日主波M2的振幅因子穩定在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的振幅因子穩定在1.49左右，中誤差小于0.06。

表2 M2波振幅因子和相對中誤差統計

3.3 自檢內精度

分量式鉆孔應變儀的觀測元件是以45°為間隔，在4個方向上安裝觀測元件，構成兩組互相正交的孔徑相對變化觀測，當探頭與圍巖的耦合處于理想狀態時，應該有：

通過公式（1）可以對觀測數據進行自檢，這種自檢能夠充分的說明探頭與圍巖的耦合情況。表3是靜寧臺RZB型鉆孔分量應變儀觀測資料的自檢內精度統計。由表3可以看出，該儀器的自檢內精度在0.1181-0.3187之間變化，說明該儀器探頭與圍巖的耦合效果并不是很理想。

表3 自檢內精度統計

圖2 分量應變曲線圖

圖3 面應變曲線圖

圖4 差應變曲線圖

4 觀測資料分析

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

5 結論

通過以上分析，對靜寧臺RZB型鉆孔分量應變觀測的運行情況有如下認識：

1）通過對連續率和完整率的統計可以得知，靜寧臺RZB型鉆孔分量應變觀測的儀器運行情況良好，觀測資料的完整率在99%以上。

2）通過對M2波振幅因子和相對中誤差的分析可以得知，靜寧臺RZB型鉆孔分量應變觀測的M2波振幅因子相對穩定，變化范圍在0.05以內；相對中誤差均小于0.1，符合形變學科規范要求。

3）通過對2014-2015年自檢內精度的分析可以得知，靜寧臺RZB型鉆孔分量應變觀測的自檢內精度小于0.2的和大于0.2的各占一半，最大的不超過0.32，符合形變學科規范要求。

4）通過對2014-2016年的觀測曲線分析可以得知，靜寧臺RZB型鉆孔分量應變觀測的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級地震與甘肅形變異常情況探討[J].地震工程學報,2013,35(3):549-556.

[2] 姜振海,劉鴻斌,翟瑋.甘肅省洞體應變觀測趨勢變化分析[J].大地測量與地球動力學,2016,36(增II):1-5.

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

[4] 吳凱,呂品姬,陳志遙.洞體應變及鉆孔應變的應變潮汐參數解算結果對比分析[J].內陸地震,2015,29(3):235-241.

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

[6] 蒲小武,王康,梅東林,等.武都四分量鉆孔應變觀測數據分析[J].地震地磁觀測與研究[J].2013,34(5/6):328-333.

p815.72

中國地震局監測、預測、科研三結合課題（162801）。