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1、第37卷第1期地震研究Vo1．37．No．12014年1月JOURNALOFSEISMOLOGICALRESEARCHJan．，2014荷載對(duì)鉆孔應(yīng)變觀測(cè)影響的實(shí)例分析木馬棟，陳建國(guó)，鄭爽2，李慧。，王日風(fēng)4(1．河北省地震局，河北石家莊050021；2．寬城地震臺(tái)，河北寬城067000；3．保定中心臺(tái)，河北保定071051；4．張家口中心臺(tái)，河北張家口075000)摘要：在對(duì)比分析地表集中荷載模型和三維有限線段荷載模型的基礎(chǔ)上，結(jié)合張家口臺(tái)鉆孔體應(yīng)變2012年1—5月短期異常變化時(shí)段受工程影響的實(shí)例，采用三維
2、有限線段荷載模型定量計(jì)算清水河清淤和蓄水階段對(duì)張家口體應(yīng)變影響的理論值。結(jié)果表明：計(jì)算得到的張家VI體應(yīng)變理論值為一3．12×10一、4．07×10一，而實(shí)際扣除線性漂移后短期異常為一1．58×10一、2．30×10一，理論值遠(yuǎn)小于實(shí)測(cè)應(yīng)變值，因此該項(xiàng)異常變化不能僅歸結(jié)為工程建設(shè)造成的荷載變化所引起，可能存在其他干擾因素或地殼應(yīng)變變化的共同作用。荷載對(duì)鉆孔應(yīng)變觀測(cè)影響的定量計(jì)算，在鉆孔應(yīng)變資料異常分析判定中能起到一定的輔助作用。關(guān)鍵詞：鉆孔應(yīng)變；荷載模型；體應(yīng)變；鉆孔深度中圖分類號(hào)：P315．7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文
3、章編號(hào)：1000—0666(2014)01—0079—07層形變觀測(cè)的影響研究方面，胡衛(wèi)建等(2002)0引言采用經(jīng)典的集中力作用于半無(wú)限彈性體表面的布辛奈斯克解，對(duì)鉆孔應(yīng)變測(cè)量中地表荷載變化問鉆孔應(yīng)變儀器探頭一般安裝于鉆孔下數(shù)十米題做了定量分析研究；駱鳴津等(2008)給出了的基巖中，通過對(duì)地層內(nèi)部應(yīng)變狀態(tài)隨時(shí)間連續(xù)地面負(fù)荷對(duì)應(yīng)力應(yīng)變影響的理論模型、并討論了變化的精細(xì)觀測(cè)，能捕捉到地殼應(yīng)力應(yīng)變微小變地層自重的應(yīng)力應(yīng)變及引起的鉆孔應(yīng)變；邱澤華化(李海亮，李宏，2010)。鉆孔應(yīng)變能夠?qū)崟r(shí)獲(2004)針對(duì)影響鉆
4、孔應(yīng)變觀測(cè)的河流、湖泊、倉(cāng)得區(qū)域應(yīng)變場(chǎng)的連續(xù)、低頻的鉆孔應(yīng)變資料，由庫(kù)和鐵路等干擾因素分別建立了二維有限均布荷近源地震和地震應(yīng)力擾動(dòng)引起的彈性和塑性應(yīng)變載模型、三維集中荷載模型和三維有限線段荷載偏移，以及鉆孔完成后借助應(yīng)變儀可獲得絕對(duì)剪模型；萬(wàn)登堡等(1994)通過在野外開展水位、應(yīng)力狀態(tài)等(牛安福等，2011)。與地表布設(shè)的應(yīng)測(cè)震、水溫、地電等多種項(xiàng)目的對(duì)比觀測(cè)，研究變儀器(例如伸縮儀)相比，鉆孔應(yīng)變可以有效了列車荷載作用對(duì)地震前兆觀測(cè)的影響；李祖寧地減小地表環(huán)境的干擾，但由于鉆孔應(yīng)變觀測(cè)儀等(2007)根據(jù)
5、半無(wú)限體表面受法向集中力作用器的分辨力已經(jīng)達(dá)到10一～10。，一些環(huán)境因素點(diǎn)荷載疊加的原理，計(jì)算了大型集裝箱堆場(chǎng)對(duì)其如氣壓、降雨、氣溫等仍會(huì)對(duì)其產(chǎn)生明顯干擾，附近的廈門天馬跨斷層短水準(zhǔn)形變觀測(cè)場(chǎng)地南點(diǎn)可通過與地應(yīng)變同步觀測(cè)的數(shù)據(jù)記錄，進(jìn)行對(duì)比垂直位移的影響；朱航等(2010)使用巖土力學(xué)分析，在一定程度上去除此類干擾(李杰等，分析程序計(jì)算了耿達(dá)短水準(zhǔn)場(chǎng)地內(nèi)施工對(duì)水準(zhǔn)點(diǎn)2003；馬棟等，2011；楊婕等，2009；張凌空，牛位影響的數(shù)值解，并對(duì)耿達(dá)短水準(zhǔn)觀測(cè)資料在汶安福，2008)。川Ms8．0地震前后出現(xiàn)的異常
6、進(jìn)行辨別。隨著城鎮(zhèn)建設(shè)，鉆孔應(yīng)變觀測(cè)不斷受到工程本文根據(jù)兩種荷載對(duì)鉆孔應(yīng)變影響的理論模建設(shè)如水庫(kù)蓄水、高層建筑修建、廠房建設(shè)等影型(地表集中荷載模型和三維有限線段荷載模響，這些工程建設(shè)造成的干擾從根本上均歸結(jié)為型)，結(jié)合張家口臺(tái)的鉆孑L體應(yīng)變觀測(cè)受工程建設(shè)荷載對(duì)鉆孔應(yīng)變的影響；在荷載對(duì)鉆孔應(yīng)變及斷影響的實(shí)例，從荷載方面對(duì)鉆孔應(yīng)變觀測(cè)的影響收稿日期：2013—03—26．基金項(xiàng)目：中國(guó)地震局地震科技星火計(jì)劃項(xiàng)目(XH14007Y)和中國(guó)地震局2013年度震情跟蹤青年課題(20l3020204)共同資助．80地震研
7、究37卷進(jìn)行定量計(jì)算并加以分析。離，z為鉆孔深度，A=，1荷載對(duì)鉆孔應(yīng)變觀測(cè)影響的理論模型，E為巖石的彈性模量，為巖石的泊松系數(shù)。根據(jù)體應(yīng)變與面應(yīng)變的關(guān)系(蔣駿，張雁現(xiàn)有鉆孔應(yīng)變的荷載模型主要是建立在半無(wú)，'限彈性介質(zhì)及均布荷載的基礎(chǔ)上，主要有地表集濱，1994)，荷載對(duì)鉆孔體應(yīng)變的影響為：b=÷J中荷載模型(胡衛(wèi)建等，2002；駱鳴津等，2008)(err(r，)+e卯(r，))。和三維有限線段荷載模型(邱澤華，2004)。1．1地表集中荷載對(duì)鉆孔應(yīng)變影響的理論模型根據(jù)駱鳴津等(2008)提出的荷載計(jì)算模型，
8、圖1a給出鉆孔深度為30m，荷載分別為P=1×駱鳴津等(2008)根據(jù)半無(wú)限空間均布荷載模型，利用圓柱坐標(biāo)調(diào)和函數(shù)推導(dǎo)出的地面負(fù)荷10、2×10、??、5×10kg的條件下，荷載造對(duì)應(yīng)力應(yīng)變影響的理論模型。成的體應(yīng)變與荷載距離之間的關(guān)系曲線。圖lb給假定負(fù)荷力垂直作用在半無(wú)限平面介質(zhì)的面出地表荷載P=5×10kg，鉆孔深度z分別為1O、上，且介質(zhì)是各向同性的，以負(fù)荷著力點(diǎn)為圓柱20、?
