我国钻孔应力—应变地震前兆监测台网的现状

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2024年5月5日发(作者：)

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我国钻孔应力一应变地震前兆　

监测台网的现状　

邱泽华张宝红　

（中国地震局地壳应力研究所，北京，１０００８５）　

摘要　当夸的地震成因理论表明：地震是地应力（应变）积累到一定程度，使断层滑动　

而发生的。由此可见地应力一应变观测的重要性。我国的钻孔应力应变地震前兆监测网，是全　

国地震前兆监测台网的一个组成部分。观测对象包括：体应变，舟量应变，舟量应力新钻孔　

应力一应变差应变。文章通过分析调查结果，比较详细地介绍了我国的钻孔应力应变地震前兆　

监测台网的现状。　

美键词　地震前兆监测；应力一应变观测Ｉ现状　

钻孔应力一应变地震前兆监测台网，是中国　台的有９个，占２２　；属于国家基本台的最多，　

地震前兆监测台阿的一个组成部分　中国地震　

局地壳应力研究所，代表中国地震局，负责对　

钻孔应力一应变地震前兆监测台网进行技术管　

理　

有ｌ　９个，占４６　；省级台８个．占２０　；地　

方台１个；还有４个企业台，占１０　

钻孔应力一应变观测仪器的探头一般置于　

钻孔中数十米深的基岩中，观测的是地壳表层　

２００１年初，中国地震局地壳应力研究所　

作为科技部科研体制改革的试点，调整了机构　

设置，钻孔应力一应变技术管理组人员也发生了　

变更。为准确了解台站情况　技术管理组征求　

了有关专家、台站观测人员和原管理组人员等　

各方面的意见，制订了一个详细的调查表，以　

信函的形式于２００１年４～６月间对所有与本所　

有业务联系的台站进行了一次全面的情况调　

查　在此基础上，技术管理组建立了钻孔应力　

一

的应力一应变变化。观测对象包括：体应变、分　

量应变、分量应力和差应变，正常运行的观测　

项目（图２）共有４８个。　

２体应变观测　

钻孔应力应变观测台阿使用的体应变观　

测仪器，是中国地震局地壳应力研究所研制的　

ＴＪ系列体应变仪口］。这种仪器的观测精度达到　

１０　，可以清楚地记录到固体潮，并且有良好　

的稳定性，已发展成为一种成熟的钻孔应变观　

测仪器，是中国地震局正式批准人阿的地震前　

兆监测仪器　

应变台站基本信息库，对钻孔应力一应变观测　

台阿的现状作了分析。　

这里需要说明的是：除个别台站只有钻孔　

应力或应变观测外，一般地，钻孔应力一应变观　

测点都属于某综合地震观测台站　本文所谓钻　

孔应力一应变观测台站都是这种含意　

ＴＪ系列体应变仪从ｌ　９８１年开始陆续在我　

国华北和华东地区投入观测，“九五”期间有了　

很大发展，到目前为止登记在册的站点共２６　

个，已在我国东部地区初步形成观测阿络（图　

３）　

１概述　

目前登记在册并正常运行的钻孔应力一应　

变地震前兆监测台站共计４１个（图１），分布于　

１４个省、自治区和直辖市。其中属于国家基准　

・

中国地震局地壳应力研究所论著　２∞２ＢＯ０３。　

一

ｊ　

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图１钻孔应力一应变台站分布图　

方向性是ＲＺＢ电容式应变仪的最重要的　

特点　对于平面问题，有三个方向的测值就可　

蔓　

２－　

以求出应变状态　ＲＺＢ电容式应变仪在四个方　

向上安装了元件，这样就有四种测值组合来确　

定应变，可以互相验证，保证观测结果的可靠　

】　

性　目前，美国和日本都只有三个分量的应变　

观测。至今，在全国范围内，仍然在运行的、使　

用ＲＺＢ电容式应变仪的分量应变观测台站共　

有８个（乌什、乌鲁木齐、库尔勒、高台、武　

图２各观测项目所占比例　

都、西昌、攀枝花和昌平）。除昌平台外，所有　

电容式分量应变观测台站都存在仪器老化和井　

３分量应变观测　

１）钻孔应力一应变观测台网使用的分量应　

变（电容式）观测仪器，是中国地震局地壳应　

力研究所研制的ＲＺＢ系列电容式分量应变　

仪０　这种观测仪器的观测精度达到１０　。，可　

以清楚地记录到固体潮。１９７８年列为局重点仪　

器研制项目。１９８５年１２月，其原理样机通过鉴　

定。　

～

下探头漏电的问题。　

２）分量应变（振弦式）观测使用的是ｚｘ　

弦频式应变仪０一，目前登记在册的、正常运行的　

振弦式分量应变观测台，只有江苏的徐州台　

４分量应力　

钻孔应力一应变观测台网使用的电感式分　

量应力观测仪器，最初是由中国地震局地壳应　

力研究所（原地震地质太队）＋中国地质科学院　

６一　

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地质力学研究所和北京无线电技术研究所共同　

了这种仪器。目前，登记在册的电感法地应力　

研制的【　，后经多人不断改进。这种观测仪器的　

精度一般相当于应变ｌ０。　

电感法地应力观测仪器是最先发展起来的　

应力一应变观测仪器，曾经有ｉｏｏ多个台站安装　

观测点还剩下ｌ】个，其中黄壁庄有２个测点　

（刘家蛱、天水、建水、贵阳、毯宁、灵山、太　

原、赵各庄、黄壁庄和莆田）。　

图３体应变观测台站分布　

５　差应变和振弦式分量应变　

差应变观测使用的是ＹＲＹ压容式钻孔应　

变仪　，目前登记在册的差应变观测台，只有北　

京的昌平台和山东的泰安台。　

４８６以下的微机　在授有配备计算机的观测点　

中，企业台占了近一半，其余都是地处偏远的　

观测点。　

除极个别情况外，配备了微机的台站同时　

配备了打印机，其中绝大多数是ＬＱ一１６００　Ｋ。　

６观测环境　

６．Ｉ电源　

有约５０　的台站配备了ＵＰＳ，其中绝大多数是　

“山特”。　

６．３防雷击措施　

绝大多数台站供电良好　但是有极个别台　

站存在经常停电的问题，还有约ＬＯ　的台站存　

在电压不稳的问题。　

６．２设备　

一

除个别企业台外，所有台站都有避雷措施。　

般的方法是将仪器接地（接钻孔套管）和使　

用避雷针　一半以上的台站埋设了接地避雷网，　

使接地电阻小于４　ｎ。　

６．４干扰因素和辅助观测　

８０　的观测点都配备了计算机，其中约一　

半使用的是“联想”和“方正”等国内名牌机，　

在剩下的另一半中，有一半多一点使用的是　

对钻孔应力一应变观测的干扰一般指抽水　

机、变电设施和公路等。除个别台站外，一般　

——　——　

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情况台站都避开了这些干扰。　

水位变化等。钻孔应力一应变观测记录到所有这　

些因素造成的变化，这是正常的。广西邕宁台　

距离附近的八尺江２００　ｍ，测值变化受八尺江　

水位变化影响，这是一个特殊的情况。　

室温等也可能影响观测仪器工作状态，从　

而影响测值。有一半以上的台站配备了空调和　

／或电暖气，一些台站使用了隔温材科装修观测　

室来达到恒温目的，但是也有约１／３的台站没　

有采取任何恒温措施。　

地壳中的应力（应变）变化与多种因素有　

钻孔应力应变地震监测预报关心的是构　

造运动，需要对影响测值变化的各种因素同时　

进行观测，称为辅助观测。约７Ｏ　的台站有气　

压和水位观测，一些台站还有室温、井温和降　

如

雨量等观测

ｍ　

ｌ　

关，这些因素主要包括地壳的构造运动、地球　

蚰　印　∞　

的固体潮汐作用、气压变化，以及自然的地下　

３　０　Ｃ　Ｃ　Ｃ　０　０　

（图４）。　

ｍ　

■　

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气ｊ　小位　

■　

■　

＿一

Ｆ　

ｍ　

啊　

气　

图４进行各辅助观测的台站比例　

７模拟观测和数字观测　

对钻孔应力一应变观测台站进行数字化改　

造，是“九五”开始的。数字化不仅指实现观测　

物理量的数字化，还指实现观测数据的网上数　

字传输和报送。且前经过数字化改造的台站已　

经达到２５个，占全部台站的６１　。数据阿上报　

送，除个别台站利用局域网外，普遍采用的是电　

话拨号上网的方法　

人数达到１　６２人，男ｌ１　９人，女４３人，平均一　

个台站有４人从事这项工作。但是除个别单台　

外，一般从事钻孔应力一应变地震前兆监测的人　

员都是兼职的，同时从事台站其他工作。　

从事钻孔应力一应变地震前兆监测的人员　

结构．在学历方面，整体不算低（图５），但是　

专业各种各样，很少完全对口。培训工作无统一　

安排，一般都是台站人员边干边学。在年龄方　

仍然在进行模拟量观测的台站还有ｌ７个，　

占３９　。不能忽视的是，其中一些观测项目已　

经有长达３Ｏ年的历史　

面，比例适当（图６），可以承前启后。　

数字化的实现使利用整点值数据进行分析　

研究成为可能，而进行模拟量观测的台站一般　

只报送日均值数据。　

遵　

图５学历结构　

８人员　

目前从事钻孔应力一应变地震前兆监测的　

一

８　

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当今的地震成因理论认为，地震是地应力　

（应变）积累到一定程度，使断层滑动而发生的，　

由此可见地应力（应变）观测的重要性，从２０　

世纪７Ｏ年代前后的大兴盛，到８０年代后期技　

术全面更新，到“九五”期间体应变观测的发展＋　

钻孔应力应变观测走过一条曲折的道路。“十　

图６年龄结构　

五”期间，一方面应该进一步发展体应变，争取　

建立起一个全国范围的观测网，另一方面，需要　

９结语　

与此次台站调查同时进行的民意调查结果　

显示：认为钻孔应力一应变监测预报地震有效的　

对分量应变观测台站进行改造，同时建立起华　

北地区的观测网。　

作者特别感谢全国钻孔应力应变台站认　

真填写了台站调查表．使本次台站调查得以顺　

利完成。作者还要感谢本所科技处，以及王勇、　

苏恺之、欧阳祖熙和刘长义等各位专家、前技术　

管理组人员和同事们对作者的大力协助。　

台站占了一半以上＋达到６１　；认为不确定的　

台站占２２　；还有１　７　的台站（多数为新上）没　

有表示意见；没有台站认为用本手段无效。　

参考文献　

［１］苏恺之．液位型体积式应变仪的工作原理．地震科学研究，１９８２（４）　

２］欧阳祖熙，李秉元．贾维九。等．一种钻井式地应力测量系统．地壳构造与地壳应力文集（２）．北京：地震　

出版社．１　９８８　

［３７王启民　冯先水。马鸿钧　一种弦频式钻孔应变仪．地震学报＋１　９８３，５（３）　

＿ｌ４］章名川，区明益　汪铁华．谢量地应力的专用仪器——ｓＹＬ一１型数字式压磁应力仪．地应力谢量的原理和应　

用．北京　地质出版社，１　９８１　

［５２池顺良．ＹＲＹ一２型压容式钻　Ｌ应变仪．地震＋１　９８３（３）　

Ｃｕｒｒｅｎｔ　Ｓｉｔｕａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｓｅｉｓｍｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｎ　ｅｔｗｏｒｋｓ　ｆｏｒ　

Ｂｏｒｅｈｏｌｅ　Ｓｔｒｅｓｓ—Ｓｔｒａｉｎ　Ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ　ＳｕｒｖｅｉＩａｎｃｅ　ｉｎ　Ｃｈｉｎａ　

Ｑｉｕ　Ｚｅｈｕａ　ａｎｄ　Ｚｈａｎｇ　Ｂａｏｈｏｎｇ　

（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｃｒｕｓｔａｌ　Ｄｙｎａｍｉｃｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ＋１０００８５，Ｃｈｉｎａ）　

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．

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．

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