合肥形變臺短水準測量點穩定性分析

孫伯樂++孫軍++于磊++王哲++周自強

摘 要：本論文利用F檢驗和t檢驗等數學方法，驗證鋼管基巖水準點位的穩定性，同時，檢驗不穩定點，找出點位變化的原因，為日常觀測排除干擾、斷層研判以及日后線路維修改造提供詳細依據。

關鍵詞：F檢驗；t檢驗；穩定性分析

中圖分類號：P315 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）24-0224-01

合肥形變臺短水準測量線路位于郯廬斷裂帶南段，近年測線周圍存在施工、挖坑事件，不排除對跨斷層測量結果產生干擾，B、6、A點因打入基巖較深穩定性較好，但是其余各點觀測數據質量可靠性不高，環境干擾事件前后部分測點高差數據存在不同程度的變化。

1 穩定性檢驗數學模型

日常短水準觀測中存在觀測誤差，所以無法判斷水準點位高差變化是誤差所致還是真正的點位變化，因此，我們利用F檢驗和t檢驗對點位穩定性進行檢驗。

1.1 F檢驗數學模型

F檢驗可通過每期短水準觀測數據平差改正數計算相應的單位權方差和，在2期等精度觀測中，計算統計量

（1）

之后，計算2個月觀測的綜合單位權方差和間隙d的單位權方差，做統計量整體檢驗：

（2）

（3）

（4）

如果上式成立，認為所有檢測點位都是穩定的，反之認為檢測點位存在動點。

1.2 t檢驗數學模型

當式（4）不成立時，檢測點位存在動點，利用t檢驗法進行單點位移的顯著性檢驗。假設2個月觀測點穩定，構造統計量

（5）

若上式成立，則接受原假設，該檢測點穩定，反之該檢測點變化。

2 短水準線路穩定性分析

2.1 測量場地

合肥形變臺測線橫跨郯廬斷裂帶的主干斷層，池河—西山驛斷裂斜穿線路。測線長度為500m，計14站，除兩端為鋼管基巖標外，中間設有3座鋼管過渡標。檢測線路D-C在B-A測線南約400m處，長約700m，計16站。

2.2 鋼管基巖點穩定性分析

臺站自1986年起在不同時間段將日常線路BA和檢測線路DC連接成閉合環（B-D-C-A）進行了聯測，在綜合分析后，選取D點作為參照點，分別給出B、6、A鋼管基巖點的高程，并且將其作為待處理點，做平差處理。對平差后的鋼管基巖高程進行F檢驗，=1，取0.05的顯著水平，經查表得到

2.3 過渡標點穩定性分析

選取2016年1月、12月兩個月數據分別對其除去B、6、A三點后的其余各過渡標點高程進行平差處理。由于過渡標點數據較多，不做羅列，僅按照上述方法給出相關計算結果。對2016年1月份、12月份平差后高程進行F檢驗，F（0.05，12，24），拒絕原假設，即過度標點中存在動點。利用t檢驗尋求動點。取0.05的顯著水平，t（0.05/2，24）=2.064，得各點的穩定情況.剔除上述所有動點后，再次進行F檢驗，第一步無顯著差異通過，取0.05顯著水平，

2.4 不穩定點分析

結合穩定性分析結果，可知觀測線路上存在兩個下沉區間，一個上升區間，分別為2點、7-10段和11-12段。經過觀測人員現場勘查發現，在距2點30米處有較大的人為干擾因素，2016年年中，附近居民利用重型壓土機將該處土地整平，并堆放大量礦石，直接造成了2點下降；7-10段埋設在農田附近，土層標較多，土層具有凍脹和融沉特性，12月相較于1月室外平均溫度高，氣溫的變暖引起凍土層發生融沉現象；11、12兩點位于水塘埂上，每年12月份降雨較少，且魚塘會排水捕魚，由于點位緊鄰魚塘，魚塘蓄水減少直接影響了11、12兩點點位的高程，造成兩點位相較于年初1月份抬高。

綜上所述，過渡水準點在2個月的觀測周期內存在3種形式的豎向移動，一是人為堆埋礦石造成地表下沉，二是凍土層融沉，三是緊鄰水準點附近的蓄水池排水釋放了荷載，間接抬高點位。如圖1所示。

3 結語

（1）論文解決了單憑重復觀測無法解決的問題，即通過數學檢驗方法給出了B-A段中哪些水準點位存在變化，同時，給出了水準點位豎向變化的原因：1）人為堆埋礦石造成地表下沉；2）凍土層融沉現象；3）蓄水池排水釋放了荷載，間接抬高了點位。（2）跨斷層短水準測量是真實反映斷層活動規律的重要途徑，鋼管基巖標的合理選址和正確埋設是影響數據觀測質量的極為重要因素，本研究也充分說明了鋼管基巖標點的穩定性。（3）由于跨斷層水準線路上缺乏水位等輔助觀測，本文無法提供水位變化對短水準點位影響的具體分析。

參考文獻

[1]孫軍，曹志磊等.合肥地震臺歷年水準數據整理分析[J].地震地磁觀測與研究，2015，（1）：95-99.

[2]郭慶彪，郭廣禮等.寒區填充開采地表形變監測數據穩定性分析[J].金屬礦山，2015，（4）：220-223.