荷载对钻孔应变观测影响的实例分析

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1、第37卷第1期地震研究Vo1．37．No．12014年1月JOURNALOFSEISMOLOGICALRESEARCHJan．，2014荷载对钻孔应变观测影响的实例分析木马栋，陈建国，郑爽2，李慧。，王日风4(1．河北省地震局，河北石家庄050021；2．宽城地震台，河北宽城067000；3．保定中心台，河北保定071051；4．张家口中心台，河北张家口075000)摘要：在对比分析地表集中荷载模型和三维有限线段荷载模型的基础上，结合张家口台钻孔体应变2012年1—5月短期异常变化时段受工程影响的实例，采用三维

2、有限线段荷载模型定量计算清水河清淤和蓄水阶段对张家口体应变影响的理论值。结果表明：计算得到的张家VI体应变理论值为一3．12×10一、4．07×10一，而实际扣除线性漂移后短期异常为一1．58×10一、2．30×10一，理论值远小于实测应变值，因此该项异常变化不能仅归结为工程建设造成的荷载变化所引起，可能存在其他干扰因素或地壳应变变化的共同作用。荷载对钻孔应变观测影响的定量计算，在钻孔应变资料异常分析判定中能起到一定的辅助作用。关键词：钻孔应变；荷载模型；体应变；钻孔深度中图分类号：P315．7文献标识码：A文

3、章编号：1000—0666(2014)01—0079—07层形变观测的影响研究方面，胡卫建等(2002)0引言采用经典的集中力作用于半无限弹性体表面的布辛奈斯克解，对钻孔应变测量中地表荷载变化问钻孔应变仪器探头一般安装于钻孔下数十米题做了定量分析研究；骆鸣津等(2008)给出了的基岩中，通过对地层内部应变状态随时间连续地面负荷对应力应变影响的理论模型、并讨论了变化的精细观测，能捕捉到地壳应力应变微小变地层自重的应力应变及引起的钻孔应变；邱泽华化(李海亮，李宏，2010)。钻孔应变能够实时获(2004)针对影响钻

4、孔应变观测的河流、湖泊、仓得区域应变场的连续、低频的钻孔应变资料，由库和铁路等干扰因素分别建立了二维有限均布荷近源地震和地震应力扰动引起的弹性和塑性应变载模型、三维集中荷载模型和三维有限线段荷载偏移，以及钻孔完成后借助应变仪可获得绝对剪模型；万登堡等(1994)通过在野外开展水位、应力状态等(牛安福等，2011)。与地表布设的应测震、水温、地电等多种项目的对比观测，研究变仪器(例如伸缩仪)相比，钻孔应变可以有效了列车荷载作用对地震前兆观测的影响；李祖宁地减小地表环境的干扰，但由于钻孔应变观测仪等(2007)根据

5、半无限体表面受法向集中力作用器的分辨力已经达到10一～10。，一些环境因素点荷载叠加的原理，计算了大型集装箱堆场对其如气压、降雨、气温等仍会对其产生明显干扰，附近的厦门天马跨断层短水准形变观测场地南点可通过与地应变同步观测的数据记录，进行对比垂直位移的影响；朱航等(2010)使用岩土力学分析，在一定程度上去除此类干扰(李杰等，分析程序计算了耿达短水准场地内施工对水准点2003；马栋等，2011；杨婕等，2009；张凌空，牛位影响的数值解，并对耿达短水准观测资料在汶安福，2008)。川Ms8．0地震前后出现的异常

6、进行辨别。随着城镇建设，钻孔应变观测不断受到工程本文根据两种荷载对钻孔应变影响的理论模建设如水库蓄水、高层建筑修建、厂房建设等影型(地表集中荷载模型和三维有限线段荷载模响，这些工程建设造成的干扰从根本上均归结为型)，结合张家口台的钻孑L体应变观测受工程建设荷载对钻孔应变的影响；在荷载对钻孔应变及断影响的实例，从荷载方面对钻孔应变观测的影响收稿日期：2013—03—26．基金项目：中国地震局地震科技星火计划项目(XH14007Y)和中国地震局2013年度震情跟踪青年课题(20l3020204)共同资助．80地震研

7、究37卷进行定量计算并加以分析。离，z为钻孔深度，A=，1荷载对钻孔应变观测影响的理论模型，E为岩石的弹性模量，为岩石的泊松系数。根据体应变与面应变的关系(蒋骏，张雁现有钻孔应变的荷载模型主要是建立在半无，'限弹性介质及均布荷载的基础上，主要有地表集滨，1994)，荷载对钻孔体应变的影响为：b=÷J中荷载模型(胡卫建等，2002；骆鸣津等，2008)(err(r，)+e卯(r，))。和三维有限线段荷载模型(邱泽华，2004)。1．1地表集中荷载对钻孔应变影响的理论模型根据骆鸣津等(2008)提出的荷载计算模型，

8、图1a给出钻孔深度为30m，荷载分别为P=1×骆鸣津等(2008)根据半无限空间均布荷载模型，利用圆柱坐标调和函数推导出的地面负荷10、2×10、⋯⋯、5×10kg的条件下，荷载造对应力应变影响的理论模型。成的体应变与荷载距离之间的关系曲线。图lb给假定负荷力垂直作用在半无限平面介质的面出地表荷载P=5×10kg，钻孔深度z分别为1O、上，且介质是各向同性的，以负荷着力点为圆柱20、⋯