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台站地形变观测技术

一、地倾斜观测

       地倾斜观测的目的是研究地売形变垂直的相対运动和固体潮汐的动态变化, 是地壳形变学科不可缺少的一个重要组成部分。地倾斜观测一方面通过精确测定固体潮的潮汐因子及其时空变化, 给我们一个垂直位移或地売局部隆起概念, 为地球固体潮汐、地売岩石物理性质的变化及地球参数等提供科学实验数据, 对大地测量观测值进行潮汐改正并为地球物理研究服务, 同时通过潮汐记录曲线的非潮汐变化部分以及潮汐因子的异常变化研究地球应力一应变及介质特性的变化, 以捕捉地震的中、短、临且以短、临为主的前兆信息,是地震预报研究的一个重要手段。

       地倾斜观测按仪器工作条件分为洞体倾斜观测和钻孔倾斜观测。

       洞体倾斜观测是在山洞或地下室内应用倾斜仪测定地面的倾斜变化。所使用的仪器最基本的类型及其简単工作原理为:  (1)水管式顿斜仪:两个盛水的钵体用一根长管道连通,钵体中水位的变化与地面的倾斜成正比。(2) 固定摆倾斜仪: 当地球表层即地売局部倾斜时,摆架整个倾斜,摆还是继续垂直地悬挂在铅垂线方向内(垂直摆)或者摆绕旋转轴发生偏转(水平摆)。摆架倾斜的角度就是地売倾角。(3)气泡倾斜仪:其原理与木工用的水准气泡相似, 在地面上固定一个圆水准气泡, 或相互垂直的两个长水准气泡, 地面的傾斜会引起气泡移动, 在两个正交方向上各用一对电极来感应气泡的位置, 则可同时监测两个分量的地売倾斜。目前在我国地震倾斜潮汐观测台网中主要应用前两类倾斜仪。

 

二、  地应变观测

       连续地应变观测的对象是地壳浅层应变及其随时间变化。地应变观测的目的是研究地売表面点位之间相对位置的变化, 以获取地売形变的几何信息,研究应变固体潮汐的动态变化, 从而直观地了解地売内部应力一应变状况, 有利于监测中短期前兆的过渡、发展以及震后地売的调整过程。地应变观测不仅为地球弹性研究提供了重要数据, 而且是地震预报研究的一个重要手段。

       应变观测仪器有两大类: 第一类为水平应变型, 第二类为钻孔应变型。

       水平应变测量原理是测量地表面两点间水平距离的相对变化量。根据约定: 压缩为负、伸张为正。目前使用的伸缩仪就是水平应变仪。

       为减少地表各种因素的干扰、观测地壳应变状态随时间的微小变化, 可在钻孔中安装  专用的应变传感器进行应变测量,称为钻孔应变观测。

       钻孔应变仪大体分三种类型:第一类,体积式钻孔应变仪,根据安装钻孔仪器中的腔体的体积变化,获得岩体体积的相对变化;第二类,剪应变式钻孔应变仪,根据安装在钻孔仪器中几个分量元件的组合观测,可以获得最大和最小应变值之差,即岩体最大剪应变状态的相对变化;第三类,分量式钻孔应变仪,根据安装在钻孔应变仪中3个分量的元件输出的信息量,获得岩体最大与最小应变值以及最大主应变轴的方位角。

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