静宁台钻孔分量应变观测运行情况分析*

史继平

（甘肃省地震局，甘肃 兰州 730000）

静宁台钻孔分量应变观测运行情况分析*

史继平

（甘肃省地震局，甘肃 兰州 730000）

通过对静宁台RZB型钻孔分量应变观测的连续率、完整率、M2波振幅因子和相对中误差、自检内精度等方面的分析得知：静宁台RZB型钻孔分量应变观测的仪器运行情况良好，观测资料的完整率在99%以上；M2波振幅因子相对稳定，变化范围在0.05以内；相对中误差均小于0.1；自检内精度小于0.2的和大于0.2的各占一半，最大的不超过0.32。均符合形变学科规范要求。

钻孔分量应变；振幅因子；自检内精度

1 概述

静宁台的应力-应变观测始于1975年，先使用了DL-69型精密电感电桥，后使用的是4103型压磁应力仪，在1997年因仪器老化停测。2011年再次安装了RZB型钻孔分量应变仪，2013年12月27日正式观测。本文将对静宁台RZB型钻孔分量应变观测2014年1月-2016年5月的运行情况作出分析，通过对观测资料的连续率、完整率、M2波振幅因子和相对中误差、自检内精度等方面的检验确认该观测资料的质量情况。

2 台站概况及仪器安装情况

静宁台始建于1971年，位于静宁县城东2km的城关镇峡门村。静宁属祁连褶皱系的向东延伸地区，处于祁连山、昌梁山、贺兰山山字形构造脊柱南端马蹄形盾地的陇西系六盘山旋回褶皱带。

在2011年由平凉天正基础工程有限责任公司再次为静宁台钻探了一口应变观测井，孔深111.86m，套管安装深度93.00m，工作段岩性为：浅灰色石灰砂岩，岩体较为完整，成分以石英为主，次为少量风化长石，石英含量约为70%。

2011年9月安装RZB型钻孔分量应变仪，探头安装工作段位于108m处，探头由特种水泥、膨胀剂、石英砂与适当比例的水搅拌成的泥浆固定。RZB型分量式钻孔应变探头内有4分量测量元件，1分量参考元件。参考原件不受力，悬空放置，测量元件顺时针水平排列，依次相差45，具体方位见图1。同时安装有气压、水位、井温辅助观测。

图1 应变探头各元件方向示意图

3 观测资料质量评定

分量应变观测的质量评定一般从连续率、完整率、M2波振幅因子和相对中误差、自检内精度等方面进行评价。本文将针对静宁台RZB型钻孔分量应变观测2014年1月1日至2016年5月31日的观测资料进行评价和分析。

3.1 连续率和完整率

表1是静宁台RZB型钻孔分量应变观测2014年1月1日至2016年5月31日的分钟值连续率和完整率的统计。由表1可以看出，该仪器的连续率和完整率均在99%以上，从分表明了该仪器运行状况较好，基本没有缺测。

表1 分钟值连续率和完整率统计（单位：%）

3.2 M2波振幅因子和相对中误差

表2是静宁台RZB型钻孔分量应变仪观测资料的调和分析结果统计，由表2可以看出：NS分量半日主波M2的振幅因子稳定在1.27左右，中误差小于0.06；EW分量半日主波M2的振幅因子稳定在0.06左右，中误差均小于0.06；NE分量半日主波M2的振幅因子稳定在1.67左右，中误差小于0.04；NW分量半日主波M2的振幅因子稳定在1.49左右，中误差小于0.06。

表2 M2波振幅因子和相对中误差统计

3.3 自检内精度

分量式钻孔应变仪的观测元件是以45°为间隔，在4个方向上安装观测元件，构成两组互相正交的孔径相对变化观测，当探头与围岩的耦合处于理想状态时，应该有：

通过公式（1）可以对观测数据进行自检，这种自检能够充分的说明探头与围岩的耦合情况。表3是静宁台RZB型钻孔分量应变仪观测资料的自检内精度统计。由表3可以看出，该仪器的自检内精度在0.1181-0.3187之间变化，说明该仪器探头与围岩的耦合效果并不是很理想。

表3 自检内精度统计

图2 分量应变曲线图

图3 面应变曲线图

图4 差应变曲线图

4 观测资料分析

由图2、3、4可以看出：静宁台钻孔应变的NS分量受压，EW、NE、NW分量拉张；面应变均呈现拉张状态；差应变虽然均呈现压缩状态，但是由于NS分量受压，EW分量拉张，导致NS-EW的差应变变化较为剧烈，而NE和NW均拉张，导致NE-NW的差应变变化较小，只有NS-EW的六分之一左右。

5 结论

通过以上分析，对静宁台RZB型钻孔分量应变观测的运行情况有如下认识：

1）通过对连续率和完整率的统计可以得知，静宁台RZB型钻孔分量应变观测的仪器运行情况良好，观测资料的完整率在99%以上。

2）通过对M2波振幅因子和相对中误差的分析可以得知，静宁台RZB型钻孔分量应变观测的M2波振幅因子相对稳定，变化范围在0.05以内；相对中误差均小于0.1，符合形变学科规范要求。

3）通过对2014-2015年自检内精度的分析可以得知，静宁台RZB型钻孔分量应变观测的自检内精度小于0.2的和大于0.2的各占一半，最大的不超过0.32，符合形变学科规范要求。

4）通过对2014-2016年的观测曲线分析可以得知，静宁台RZB型钻孔分量应变观测的NS分量受压，EW、NE、NW分量拉张。

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p815.72

中国地震局监测、预测、科研三结合课题（162801）。