专利名称：监测地壳浅层应变的新方法
技术领域：
本发明提供一种监测地壳浅层应变的新方法。实践证明地壳浅层应变与地震前兆 相关，因此，是一种监测地震前兆的新方法。
背景技术：
我国是世界地震多发地区之一，地震给我国人民生命财产造成了很大损失。现行地震成因理论认为，地壳是由岩石圈构成，岩石圈又被几大板块所分割，由于 板块运动在岩石圈内聚集(或蓄积)大量能量，这股能量所产生的力使岩石圈发生形变，当 岩石圈承受不住巨大力的作用而发生破裂时造成地震。根据现行理论，岩石圈的形变只有 通过基岩才能得到较好的传播，所以现行技术的做法是把各种现有技术的应力传感器，如 应变片电阻式、电容式、电感式、振弦式、体积式等应力传感器安装在地壳深层基岩钻孔之 中，并使用膨胀水泥等粘结物使传感器与基岩结合成一体。同时，现行理论及监测方法基本 上否定了地壳浅层(特别是土层)应变与地震前兆的相关性，因此钻孔深度从几十米到几 百米，而且有向数千米发展之势。然而，基于现行地震成因理论的监测方法，经过数十年的实践，并没有取得具有实 际效用的地震前兆。
发明内容
针对现有方法存在的缺陷和不足，本发明提供一种监测地壳浅层应变的新方法。 该方法不是把应力传感器安装在地壳深层基岩的钻孔中，而是把应力传感器埋设在地壳浅 层的砂子里。多年的监测实践表明地壳浅层应变与地震前兆相关，因此，这是一种监测地震 前兆的新方法。本发明所提供的方法，基于一种全新的理念，充分利用砂子所具有的颗粒介质特 性，即1)对外界微小作用的敏感性；2)同时具有线性和非线性响应；3)与地壳一样具有自组织性；4)能与地壳良好的耦合。应力传感器在地壳浅层的埋设原则是位于冻土层以下，地下水位以上。而且，无论 是埋设在地表土层或是地表岩层，都需将应力传感器周围置换成干净的水洗河砂。本发明所提供的在地壳浅层埋设应力传感器的方法，包括使用现有技术的应力传 感器，如应变片电阻式、电容式、电感式、振弦式、体积式等应力传感器。本发明所提供的方法，主要用于监测地震前兆，也可用于监测所有与地下活动相 关的灾害，例如监测地下工程地面塌陷危险前兆、监测矿山透水危险前兆、监测水库坝体 危险前兆、监测山体滑坡危险前兆、监测水库周围地下活动等，以便实施预警。本发明的优点是
1.监测地壳浅层应变的新方法，实施容易，不用在地壳深层基岩上打钻孔；2.应用本发明监测地壳浅层应变的新方法，发现了孕震物理过程，发现了孕震过 程中的特征信息，发现了临震信号。3.本发明监测地壳浅层应变的新方法，为地震前兆监测和实施地震预警提供了一 种有效的实用方法。本发明的不足是应力传感器埋设在地壳浅层，容易受到地面工程(高速公路、铁路、机场、大型工 业企业…)及各种振动(大风、雷电、锻造…)干扰。因此在埋设应力传感器时应尽量远离 振动和强电磁干扰源，距地面不宜小于2米。
具体实施例方式一种监测地壳浅层应变的新方法，是把应力传感器埋在地壳浅层的砂子里，不是 把应力传感器安装在地壳深层基岩钻孔中，也不是把应力传感器直接埋在地壳浅层的泥土 或岩石之中。本发明所采用的技术方案(图1)首先在地表(1-1) 土层(1-2)挖一深坑，在坑内砌筑安全防护井筒(1-3)，安全防 护井筒(1-3)用來防止往井中渗水，防止井筒侧壁塌陷。把应力传感器(1-5)埋设在安全 防护井筒(1-3)底下的砂子(1-4)中。安全防护井筒(1-3)的井口，留有维修用出入口，防风雨，防进水，修筑井房或井至ΓΤΠ ο对土层的要求是①冻土层以下的土层，②地下水位之上的土层，③粘性较小的土 层，④密度较高的原始土层，⑤最好是沙漠戈壁土层。在应力传感器(1-5)周围要置换成经过水洗除去泥土的干净河砂(1-4)，可用符 合建筑标准的建筑水洗中砂。埋设应力传感器(1-5)的土层要避开淤泥土层，避开回填土层，避开地下水饱和 土层，避开各种振动干扰源(公路、铁路、飞机场、重型锻压企业)，避开电磁波干扰源(大功 率电台、雷达、发射天线)。埋设应力传感器(1-5)位置的砂子(1-4)，必须在安全防水井筒底部以下，也必须 与原始土层密切接触。
图1是本发明实施例1的剖面示意2是本发明实施例2的剖面示意3是本发明实施例3的剖面示意图结合附图和实施例作进一步说明实施例1在图1中，选定外界干扰较小的位置，拨开地表(1-1)，在土层(1-2)挖一大坑，坑 深为4 12米，坑底直径不小于2米。在坑内砌筑安全防水井筒(1-3)，在坑内安全井筒 (1-3)中添入经过水洗的建筑用砂子(1-4)。在砂子(1-4)中埋入应力传感器(1-5)，应力传感器(1-5)周围要有0. 5 1. 0米厚的砂子，砂层越厚越好。埋设应力传感器(1-5)位置 的砂子必须与原始土层密切接触，应力传感器(1-5)必须在安全防水井筒(1-3)底部之下。 如果在沙漠戈壁地区，可取原地砂子筛分。安全防水井筒(1-3)兼备防止土层塌陷的作用， 砌筑要牢固，不渗漏水，不塌陷，可用砖砌，或用下水道混凝土管叠置，或用钢筋水泥捣制， 安全防水井筒(1-3)顶部要盖住，防风雨，防进水，要留有维修用出入口，因地制宜，这些辅 助设施不属本专利权利要求范围。本实施例采用自行研制的砂层应力传感器，但不排除使用现有技术的应力传感器 (应变片电阻式、电容式、电感式、振弦式、体积式等)。本实施例除了上述的防护井式外，也可采用坑道式。实施例2在图2中，是把应力传感器(2- 直接埋在土层0-2)的砂子(2-4)里。与实施 例1的不同之处是不用砌筑安全防水井筒，而是用地表土 0-3)回填到与地面持平。优点是实施更加简易，缺欠是维护和更换应力传感器0-5)困难。实施例3在图3中，是把应力传感器(3- 埋设在地表基岩井(3- 内的砂子(3-4)里。与 实施例1和实施例2不同之处，是在地表浅层基岩(3-2)开凿基岩井(3-3)，把应力传感器 (3-5)埋设在地表基岩井(3-3)内的砂子(3-4)里。基岩井(3- 深度为距地表面2 8 米，可以在2米之内，地表基岩井(3- 直径要大于2米，以便填入更多的砂子。当地表基 岩井(3- 深度小于1. 5米时，用建筑水洗砂(3-4)把地表基岩井(3- 填满，即填至与地 面持平。优点是基岩稳固，井壁不会塌陷，没有安全隐患，但是必须在地表基岩井(3-3)内 壁做防水处理，防止地下水沿岩层裂隙流入井内，缺点是开凿基岩井(3-3)比较困难。
权利要求
1.一种监测地壳浅层应变的新方法(图1)，其特征是把应力传感器埋设在地壳浅层 的砂子里，而不是把应力传感器安装在地壳深层基岩的钻孔中。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是埋设在地表浅层的应力传感器要在冻土层 以下、地下水位以上。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征是埋设应力传感器的砂子必须与地壳浅原始 土层或岩层直接接触。
全文摘要
本发明所提供的是一种监测地壳浅层应变的新方法。实践证明地壳浅层应变与地震前兆相关，因此，这是一种监测地震前兆的新方法。本发明所提供的方法，利用了颗粒介质的特性，不是把应力传感器安装在地壳深层基岩钻孔之中，而是把应力传感器埋设在地壳浅层的砂子里，无论是地表土层或是地表岩层，都要把应力传感器周围置换成干净的水洗砂。应力传感器要埋在冻土层以下，地下水位以上。
文档编号G01V1/20GK102053256SQ20091017719
公开日2011年5月11日 申请日期2009年9月28日 优先权日2009年9月28日
发明者孙威, 孙弘钧, 孙晓明 申请人:北京普精信科技有限公司, 孙晓明