專利名稱：監(jiān)測(cè)地殼淺層應(yīng)變的新方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種監(jiān)測(cè)地殼淺層應(yīng)變的新方法。實(shí)踐證明地殼淺層應(yīng)變與地震前兆 相關(guān)，因此，是一種監(jiān)測(cè)地震前兆的新方法。
背景技術(shù)：
我國(guó)是世界地震多發(fā)地區(qū)之一，地震給我國(guó)人民生命財(cái)產(chǎn)造成了很大損失?，F(xiàn)行地震成因理論認(rèn)為，地殼是由巖石圈構(gòu)成，巖石圈又被幾大板塊所分割，由于 板塊運(yùn)動(dòng)在巖石圈內(nèi)聚集(或蓄積)大量能量，這股能量所產(chǎn)生的力使巖石圈發(fā)生形變，當(dāng) 巖石圈承受不住巨大力的作用而發(fā)生破裂時(shí)造成地震。根據(jù)現(xiàn)行理論，巖石圈的形變只有 通過(guò)基巖才能得到較好的傳播，所以現(xiàn)行技術(shù)的做法是把各種現(xiàn)有技術(shù)的應(yīng)力傳感器，如 應(yīng)變片電阻式、電容式、電感式、振弦式、體積式等應(yīng)力傳感器安裝在地殼深層基巖鉆孔之 中，并使用膨脹水泥等粘結(jié)物使傳感器與基巖結(jié)合成一體。同時(shí)，現(xiàn)行理論及監(jiān)測(cè)方法基本 上否定了地殼淺層(特別是土層)應(yīng)變與地震前兆的相關(guān)性，因此鉆孔深度從幾十米到幾 百米，而且有向數(shù)千米發(fā)展之勢(shì)。然而，基于現(xiàn)行地震成因理論的監(jiān)測(cè)方法，經(jīng)過(guò)數(shù)十年的實(shí)踐，并沒(méi)有取得具有實(shí) 際效用的地震前兆。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有方法存在的缺陷和不足，本發(fā)明提供一種監(jiān)測(cè)地殼淺層應(yīng)變的新方法。 該方法不是把應(yīng)力傳感器安裝在地殼深層基巖的鉆孔中，而是把應(yīng)力傳感器埋設(shè)在地殼淺 層的砂子里。多年的監(jiān)測(cè)實(shí)踐表明地殼淺層應(yīng)變與地震前兆相關(guān)，因此，這是一種監(jiān)測(cè)地震 前兆的新方法。本發(fā)明所提供的方法，基于一種全新的理念，充分利用砂子所具有的顆粒介質(zhì)特 性，即1)對(duì)外界微小作用的敏感性；2)同時(shí)具有線性和非線性響應(yīng)；3)與地殼一樣具有自組織性；4)能與地殼良好的耦合。應(yīng)力傳感器在地殼淺層的埋設(shè)原則是位于凍土層以下，地下水位以上。而且，無(wú)論 是埋設(shè)在地表土層或是地表巖層，都需將應(yīng)力傳感器周圍置換成干凈的水洗河砂。本發(fā)明所提供的在地殼淺層埋設(shè)應(yīng)力傳感器的方法，包括使用現(xiàn)有技術(shù)的應(yīng)力傳 感器，如應(yīng)變片電阻式、電容式、電感式、振弦式、體積式等應(yīng)力傳感器。本發(fā)明所提供的方法，主要用于監(jiān)測(cè)地震前兆，也可用于監(jiān)測(cè)所有與地下活動(dòng)相 關(guān)的災(zāi)害，例如監(jiān)測(cè)地下工程地面塌陷危險(xiǎn)前兆、監(jiān)測(cè)礦山透水危險(xiǎn)前兆、監(jiān)測(cè)水庫(kù)壩體 危險(xiǎn)前兆、監(jiān)測(cè)山體滑坡危險(xiǎn)前兆、監(jiān)測(cè)水庫(kù)周圍地下活動(dòng)等，以便實(shí)施預(yù)警。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是
1.監(jiān)測(cè)地殼淺層應(yīng)變的新方法，實(shí)施容易，不用在地殼深層基巖上打鉆孔；2.應(yīng)用本發(fā)明監(jiān)測(cè)地殼淺層應(yīng)變的新方法，發(fā)現(xiàn)了孕震物理過(guò)程，發(fā)現(xiàn)了孕震過(guò) 程中的特征信息，發(fā)現(xiàn)了臨震信號(hào)。3.本發(fā)明監(jiān)測(cè)地殼淺層應(yīng)變的新方法，為地震前兆監(jiān)測(cè)和實(shí)施地震預(yù)警提供了一 種有效的實(shí)用方法。本發(fā)明的不足是應(yīng)力傳感器埋設(shè)在地殼淺層，容易受到地面工程(高速公路、鐵路、機(jī)場(chǎng)、大型工 業(yè)企業(yè)…)及各種振動(dòng)(大風(fēng)、雷電、鍛造…)干擾。因此在埋設(shè)應(yīng)力傳感器時(shí)應(yīng)盡量遠(yuǎn)離 振動(dòng)和強(qiáng)電磁干擾源，距地面不宜小于2米。
具體實(shí)施例方式一種監(jiān)測(cè)地殼淺層應(yīng)變的新方法，是把應(yīng)力傳感器埋在地殼淺層的砂子里，不是 把應(yīng)力傳感器安裝在地殼深層基巖鉆孔中，也不是把應(yīng)力傳感器直接埋在地殼淺層的泥土 或巖石之中。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案(圖1)首先在地表(1-1) 土層(1-2)挖一深坑，在坑內(nèi)砌筑安全防護(hù)井筒(1-3)，安全防 護(hù)井筒(1-3)用來(lái)防止往井中滲水，防止井筒側(cè)壁塌陷。把應(yīng)力傳感器(1-5)埋設(shè)在安全 防護(hù)井筒(1-3)底下的砂子(1-4)中。安全防護(hù)井筒(1-3)的井口，留有維修用出入口，防風(fēng)雨，防進(jìn)水，修筑井房或井至ΓΤΠ ο對(duì)土層的要求是①凍土層以下的土層，②地下水位之上的土層，③粘性較小的土 層，④密度較高的原始土層，⑤最好是沙漠戈壁土層。在應(yīng)力傳感器(1-5)周圍要置換成經(jīng)過(guò)水洗除去泥土的干凈河砂(1-4)，可用符 合建筑標(biāo)準(zhǔn)的建筑水洗中砂。埋設(shè)應(yīng)力傳感器(1-5)的土層要避開(kāi)淤泥土層，避開(kāi)回填土層，避開(kāi)地下水飽和 土層，避開(kāi)各種振動(dòng)干擾源(公路、鐵路、飛機(jī)場(chǎng)、重型鍛壓企業(yè))，避開(kāi)電磁波干擾源(大功 率電臺(tái)、雷達(dá)、發(fā)射天線)。埋設(shè)應(yīng)力傳感器(1-5)位置的砂子(1-4)，必須在安全防水井筒底部以下，也必須 與原始土層密切接觸。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例1的剖面示意2是本發(fā)明實(shí)施例2的剖面示意3是本發(fā)明實(shí)施例3的剖面示意圖結(jié)合附圖和實(shí)施例作進(jìn)一步說(shuō)明實(shí)施例1在圖1中，選定外界干擾較小的位置，撥開(kāi)地表(1-1)，在土層(1-2)挖一大坑，坑 深為4 12米，坑底直徑不小于2米。在坑內(nèi)砌筑安全防水井筒(1-3)，在坑內(nèi)安全井筒 (1-3)中添入經(jīng)過(guò)水洗的建筑用砂子(1-4)。在砂子(1-4)中埋入應(yīng)力傳感器(1-5)，應(yīng)力傳感器(1-5)周圍要有0. 5 1. 0米厚的砂子，砂層越厚越好。埋設(shè)應(yīng)力傳感器(1-5)位置 的砂子必須與原始土層密切接觸，應(yīng)力傳感器(1-5)必須在安全防水井筒(1-3)底部之下。 如果在沙漠戈壁地區(qū)，可取原地砂子篩分。安全防水井筒(1-3)兼?zhèn)浞乐雇翆铀莸淖饔茫?砌筑要牢固，不滲漏水，不塌陷，可用磚砌，或用下水道混凝土管疊置，或用鋼筋水泥搗制， 安全防水井筒(1-3)頂部要蓋住，防風(fēng)雨，防進(jìn)水，要留有維修用出入口，因地制宜，這些輔 助設(shè)施不屬本專利權(quán)利要求范圍。本實(shí)施例采用自行研制的砂層應(yīng)力傳感器，但不排除使用現(xiàn)有技術(shù)的應(yīng)力傳感器 (應(yīng)變片電阻式、電容式、電感式、振弦式、體積式等)。本實(shí)施例除了上述的防護(hù)井式外，也可采用坑道式。實(shí)施例2在圖2中，是把應(yīng)力傳感器(2- 直接埋在土層0-2)的砂子(2-4)里。與實(shí)施 例1的不同之處是不用砌筑安全防水井筒，而是用地表土 0-3)回填到與地面持平。優(yōu)點(diǎn)是實(shí)施更加簡(jiǎn)易，缺欠是維護(hù)和更換應(yīng)力傳感器0-5)困難。實(shí)施例3在圖3中，是把應(yīng)力傳感器(3- 埋設(shè)在地表基巖井(3- 內(nèi)的砂子(3-4)里。與 實(shí)施例1和實(shí)施例2不同之處，是在地表淺層基巖(3-2)開(kāi)鑿基巖井(3-3)，把應(yīng)力傳感器 (3-5)埋設(shè)在地表基巖井(3-3)內(nèi)的砂子(3-4)里?；鶐r井(3- 深度為距地表面2 8 米，可以在2米之內(nèi)，地表基巖井(3- 直徑要大于2米，以便填入更多的砂子。當(dāng)?shù)乇砘?巖井(3- 深度小于1. 5米時(shí)，用建筑水洗砂(3-4)把地表基巖井(3- 填滿，即填至與地 面持平。優(yōu)點(diǎn)是基巖穩(wěn)固，井壁不會(huì)塌陷，沒(méi)有安全隱患，但是必須在地表基巖井(3-3)內(nèi) 壁做防水處理，防止地下水沿巖層裂隙流入井內(nèi)，缺點(diǎn)是開(kāi)鑿基巖井(3-3)比較困難。
權(quán)利要求
1.一種監(jiān)測(cè)地殼淺層應(yīng)變的新方法(圖1)，其特征是把應(yīng)力傳感器埋設(shè)在地殼淺層 的砂子里，而不是把應(yīng)力傳感器安裝在地殼深層基巖的鉆孔中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是埋設(shè)在地表淺層的應(yīng)力傳感器要在凍土層 以下、地下水位以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是埋設(shè)應(yīng)力傳感器的砂子必須與地殼淺原始 土層或巖層直接接觸。
全文摘要
本發(fā)明所提供的是一種監(jiān)測(cè)地殼淺層應(yīng)變的新方法。實(shí)踐證明地殼淺層應(yīng)變與地震前兆相關(guān)，因此，這是一種監(jiān)測(cè)地震前兆的新方法。本發(fā)明所提供的方法，利用了顆粒介質(zhì)的特性，不是把應(yīng)力傳感器安裝在地殼深層基巖鉆孔之中，而是把應(yīng)力傳感器埋設(shè)在地殼淺層的砂子里，無(wú)論是地表土層或是地表巖層，都要把應(yīng)力傳感器周圍置換成干凈的水洗砂。應(yīng)力傳感器要埋在凍土層以下，地下水位以上。
文檔編號(hào)G01V1/20GK102053256SQ20091017719
公開(kāi)日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2009年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月28日
發(fā)明者孫威, 孫弘鈞, 孫曉明 申請(qǐng)人:北京普精信科技有限公司, 孫曉明