用地应变传感器预报地震三要素的试验的研究.pdfVIP

用地应变传感器预报地震三要素的试验研究 (中国科学院成都分院．四川成都610041) 摘要：大地震防震减灾的关键是临震前三要素(时间、地点、震级)及地震影响范围的 预测预报，而地壳的水平地应变变化是临震的直接性前兆信．县．用地震力学观点采用 自制地应变传感器观测水平地应变变化，找出水平地应变变化规律与l临震的关系．从 而作出地震临震前(1～6天)三要素的实验预测预报 关键词：地震影响范围．地应变传感矗。临震预报 1地应变传感器 早在1800多年前中国后汉科学家张衡发明的候风地动仪以来，各种地震仪器有了很大发 展笔者认为用地应变传感器观测临震前地壳水平地应变变化规律，可找出临震三要素与水平 地应变变化的关系．从而做出临震预报，减少震灾．众所周知，地震临震前许多动物都有反映， 如鸡飞狗叫、蛇出洞、老鼠搬家等现象，说明许多动物对地震I临震的敏感性比人高．笔者用现代 科学技术设计的地震临震探测仪器(地应变传感器)，其灵敏度比人的感觉高出几百倍上万倍． 这种薄壁圆筒形等角45。四方位八方向地应 变传感器是由(钢制)薄壁圆筒和电阻应变丝构成 的．电阻应变丝粘贴在四个弓形弹簧片上(见图 1)，或周向直接粘贴在薄壁圆筒内壁上(见图2)． 弓形弹簧片的自振频率要避开地应变波频率、地 震波频率的共振区．传感器中的悬空电阻应变丝 是为了监视零点的漂移为了防潮采用了厚度1． 5毫米的全檬皮套密封，并且内部放人硅胶袋．为 r施工、更换地应变传感器方便和恒温的要求，在 地下土层中挖直径约300毫米、深5米的孔．埋人 地应变传感器．为了能灵敏地检测出地壳水平地 应变变化，把孔中的原土换为粒径约0．3毫米的 细砂地应变传感器放在支撑架中，并把一个方向 对准北极，作为零度方向填人细砂时要层层均匀 夯实(压强约105帕)，浇水、密实，稳定三天后使 用测量导线用屏蔽电缆引到地面与动态应变仪、 长图自动记录仪、12伏直流电源连接(见图3)． 宏观上把地球看作是薄壳弹性容器因为地 图1 等角45。四方位八方向地应 1 变传感器结构示意图 壳厚度与地球半径之比平均是志，比鸡蛋壳厚度 L，J 【 182 与鸡蛋半径之比去还要薄，可以用平面力学处理问题． 因此可以认为地壳在水平惯性力作用下地壳岩石在水 平方向变形与其上表面土层变形是同步的，在岩石弹性 范围内其变形量也是一样的．当地球自转速度快慢变化 蚪．{ 时，地壳沿地球纬度方向有强大的惯性力；当地球自转 轴方向变化(章动)时．沿地球经度方向也有强大的惯性 力这两种惯性力的向量和作用在地壳上是巨大的，而 且在地球的东西南北昼夜其大小和方向都在变化理论 和试验都证明了地壳水平方向地应变变化远大于垂直 方向的自制地应变传感器经过标定最小可测出o23 微米的地壳微小变形(是人感觉的100倍)如果电阻应 变丝连接方法由半桥改为全桥，薄壁圆筒直径增大一 倍，则最小可测出00023微米的微小变形(是人感觉的 lo ooo倍)；(参看文献【1]第八章144页)．但要验算和 试验薄壁圆筒的稳定性问题(不被压扁)． 图2周向等角454四方位八方向 2 水平地应变变化规律与临震三要素 地应变传感器结构示意图 (时间、地点、震级)及震 级影响范围的预测试验 2．I关于临震震中位置的预测试验 21．1实验用传感器 实验中使用的是等角45。四方位譬 八方向地应变传感器，编号是76一若 4’(1976年制第4号)，各方向传感。 元件标定结果见图4从图4中可以： 看出压力P与微应变pe’之间、微应 变pe‘与薄壁圆筒直径压缩变形pm 之间都是线性关系．如果压力超过薄 图3地应变测量系统示意图 壁圆筒的屈服极限时圆筒被压扁，则 失去线性关系而报废．这时应换上不同参数的新的薄壁圆筒地应变传感器．设计时用选择薄壁 厚度、直径大小及材料来降低薄壁圆筒的应力．提高强度和屈服极限．(计算公式详见参考文献 [1]的第八章152