西昌小廟地震臺(tái)鉆孔應(yīng)變抽水干擾的識(shí)別

巫萌飛，徐建明

(四川省地震局西昌地震中心站，四川 西昌 615022)

西昌小廟地震臺(tái)鉆孔應(yīng)變抽水干擾的識(shí)別

巫萌飛，徐建明

(四川省地震局西昌地震中心站，四川 西昌 615022)

通過(guò)對(duì)西昌小廟地震臺(tái)鉆孔應(yīng)變曲線(xiàn)分析，結(jié)合周?chē)h(huán)境的檢查，發(fā)現(xiàn)小廟地震臺(tái)鉆孔井與一個(gè)干擾源機(jī)井的距離約80 m，當(dāng)機(jī)井抽水時(shí)，周?chē)叵滤畷?huì)因靜壓力作用向機(jī)井補(bǔ)充，于是機(jī)井附近巖層應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生改變，離機(jī)井越近，應(yīng)力變化產(chǎn)生的影響越大，認(rèn)為小廟臺(tái)鉆孔應(yīng)變數(shù)據(jù)突變是由機(jī)井抽水引起的，這為臺(tái)站工作人員在日常觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)處理中提供了有益的參考，也為分析預(yù)測(cè)人員使用觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)剔除干擾提供了可靠地第一手依據(jù)。

小廟地震臺(tái)；鉆孔應(yīng)變；抽水干擾；識(shí)別

西昌小廟地震臺(tái)位于安寧河斷裂帶與則木河斷裂帶交接復(fù)合部分，這個(gè)區(qū)域主要受則木河斷裂帶的控制。則木河斷裂帶為北北西走向的壓扭性斷裂，屬于川滇“歹”字型地質(zhì)結(jié)構(gòu)體系。該斷裂南起普格縣以南，順著則木河流向的方向斷裂穿越過(guò)西昌瀘山東的邛海，過(guò)西昌小廟地震臺(tái)北10 km的西寧與安寧河斷裂帶交接，斷裂呈北北西—南南東走向，長(zhǎng)約75 km。斷裂分布的區(qū)域除南北向構(gòu)造外，還發(fā)育有北東向構(gòu)造。斷裂分布的區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，斷裂縱橫交錯(cuò)，是監(jiān)測(cè)地震活動(dòng)構(gòu)造的理想地點(diǎn)。西昌小廟地震臺(tái)站距斷層1 km，地震臺(tái)多種觀(guān)測(cè)儀器安置于山洞中，洞深約25 m，山洞上部覆蓋層厚度大于20 m，為第四系及第三系昔格達(dá)黃土，下伏基巖為侏羅—白堊系紫紅色鈣質(zhì)粉砂巖、泥灰?guī)r、灰白色長(zhǎng)石英砂巖，礫巖和含礫砂巖，節(jié)理裂隙發(fā)育,山洞上面植被茂密，觀(guān)測(cè)外部環(huán)境安靜。目前小廟臺(tái)安裝了DSQ水管傾斜儀、VS垂直擺傾斜儀、SS-Y伸縮儀、YRY-4鉆孔分量式應(yīng)變儀和DZW型重力儀等多套儀器。

西昌小廟地震臺(tái)的YRY-4分量鉆孔應(yīng)變觀(guān)測(cè)井孔，于2006年10月鉆成，井口位于地震臺(tái)辦公室西側(cè)10 m處，孔深41.78 m，探頭安裝在39 m至40 m間。從臺(tái)站的鉆孔柱狀圖檔案可以看出儀器探頭所處的地方巖層為粉砂質(zhì)，探頭容易感受地下的微小變化。儀器于2007年4月安裝完成并進(jìn)行試運(yùn)行，2008年07月01日正式運(yùn)行。該臺(tái)井下元件布設(shè)的方位角分別為：1路方位角為52°，2路方位角為97°，3路方位角為142°，4路方位角為187°，分別稱(chēng)為NS、EW、NE、NW向分量。圓筒探頭放入地層鉆孔，后用專(zhuān)用水泥將探頭與基巖融為一體。多年來(lái)西昌小廟地震臺(tái)YRY-4分量鉆孔應(yīng)變儀器工作狀態(tài)較好，數(shù)據(jù)精度也高，鉆孔應(yīng)變觀(guān)測(cè)管理工作曾獲得2011年地震監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)工作質(zhì)量全國(guó)統(tǒng)評(píng)第三名。

1 觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)異常變化

2014年7月25日，西昌小廟地震臺(tái)YRY-4分量鉆孔應(yīng)變數(shù)據(jù)發(fā)生了異常變化。按照鉆孔應(yīng)變7月25日分鐘值數(shù)據(jù)繪出曲線(xiàn)圖(參見(jiàn)圖1)。從圖1可見(jiàn)，從7月25日16點(diǎn)45分開(kāi)始，觀(guān)測(cè)曲線(xiàn)發(fā)生了明顯的畸變，這種情況持續(xù)到約17點(diǎn)，之后曲線(xiàn)變化恢復(fù)到正常形態(tài)。NS向和EW向應(yīng)變觀(guān)測(cè)曲線(xiàn)出現(xiàn)向上的大幅變化，應(yīng)變觀(guān)測(cè)NE向和NW向曲線(xiàn)出現(xiàn)向下的大幅變化，應(yīng)變觀(guān)測(cè)NS向曲線(xiàn)最大變幅達(dá)到280×10-10應(yīng)變量，EW向應(yīng)變觀(guān)測(cè)曲線(xiàn)最大變幅達(dá)到150×10-10應(yīng)變量。NE向最大變幅達(dá)到120×10-10應(yīng)變量，NW向最大變幅達(dá)到40×10-10應(yīng)變量。NS向和EW向應(yīng)變表現(xiàn)為受壓；NE向和NW向應(yīng)變表現(xiàn)為受張?？梢远ㄐ哉J(rèn)為鉆孔應(yīng)變數(shù)據(jù)出現(xiàn)了突變異常,且這種突變異常在此后持續(xù)出現(xiàn)(參見(jiàn)圖2)。對(duì)各種引起形變數(shù)據(jù)異常的可能進(jìn)行了逐一排查和分析。

圖1 YRY-4分量鉆孔應(yīng)變2014年7月25日分鐘值數(shù)據(jù)曲線(xiàn)

2 檢查

2.1 儀器檢查

通過(guò)儀器IP地址進(jìn)入主頁(yè)檢查了儀器的基本參數(shù)，未發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤信息。后進(jìn)行儀器測(cè)值可靠性檢查。將2014年7月26日至29日一、三通道和二、四通道的鉆孔數(shù)據(jù)分別相加，并利用MAPSIS軟件作圖(參見(jiàn)圖3)，從圖3可見(jiàn)，兩條曲線(xiàn)形態(tài)完全一致，因此，可以確定儀器工作狀態(tài)正常，測(cè)值可信。之后進(jìn)行供電系統(tǒng)檢查。西昌小廟臺(tái)采用市電加UPS供電模式，通過(guò)測(cè)量，市電為230 V，UPS輸出電壓223 V。儀器主機(jī)開(kāi)關(guān)電源為15 V，電壓很穩(wěn)定，未發(fā)現(xiàn)有供電不穩(wěn)定的情況，表明供電系統(tǒng)正常。綜合分析后認(rèn)為監(jiān)測(cè)設(shè)備工作正常，不是儀器引起的突變異常。

圖2 YRY-4分量鉆孔應(yīng)變2014年7月25日至7月29日分鐘值數(shù)據(jù)曲線(xiàn)

2.2 水位及氣壓影響檢查

將2014年7月25日鉆孔應(yīng)變數(shù)據(jù)、輔助觀(guān)測(cè)水位數(shù)據(jù)、輔助觀(guān)測(cè)氣壓數(shù)據(jù)進(jìn)行作圖分析(參見(jiàn)圖4)。從圖4可見(jiàn)，鉆孔應(yīng)變數(shù)據(jù)出現(xiàn)突變異常時(shí)，輔助觀(guān)測(cè)水位、氣壓數(shù)據(jù)并未出現(xiàn)同步變化，由此可排除水位和氣壓對(duì)主測(cè)項(xiàng)的影響。

圖3 YRY-4分量鉆孔應(yīng)變儀器測(cè)值可靠性檢查

圖4 YRY-4分量鉆孔應(yīng)變2014年7月25日鉆孔數(shù)據(jù)、水位、氣壓分鐘值數(shù)據(jù)曲線(xiàn)

3 觀(guān)測(cè)環(huán)境影響

在進(jìn)行實(shí)地踏勘檢查時(shí)，發(fā)現(xiàn)地震臺(tái)站周?chē)鄶?shù)農(nóng)田在蓄水備耕。以往農(nóng)田蓄水并未引起鉆孔應(yīng)變數(shù)據(jù)的異常變化。通過(guò)詳細(xì)走訪(fǎng)調(diào)查，臺(tái)站周?chē)?.5 km范圍內(nèi)未發(fā)現(xiàn)有高頻振動(dòng)、爆破沖擊以及大型廠(chǎng)房倉(cāng)庫(kù)等干擾源。由于變化受到多方面的重視，在四川省地震局有關(guān)專(zhuān)家的支持幫助下，通過(guò)分析研究，決定重點(diǎn)檢查臺(tái)站周?chē)牡刭|(zhì)變化情況。2014年8月8日早上在對(duì)附近更大范圍新建房屋進(jìn)行檢查時(shí)， 發(fā)現(xiàn)漫水灣供水工程公司項(xiàng)目部在其租用場(chǎng)地內(nèi)新鉆了一口深30 m的生活用水抽水井，且在井旁建了一個(gè)容量約為2 立方米的蓄水池，每次抽水約20分鐘方可將這個(gè)蓄水池注滿(mǎn)。該井于7月25日開(kāi)始抽水，將抽水的時(shí)間與觀(guān)測(cè)曲線(xiàn)發(fā)生變化的時(shí)間進(jìn)行對(duì)比后，發(fā)現(xiàn)與小廟臺(tái)鉆孔應(yīng)變數(shù)據(jù)突變異常時(shí)間非常吻合。為了進(jìn)一步確定其相關(guān)性，于10時(shí)30分至17時(shí)之間共進(jìn)行了10次抽水試驗(yàn)，并準(zhǔn)確記錄了抽水起止時(shí)間，圖5記錄到了試驗(yàn)時(shí)曲線(xiàn)的異常變化，表1詳細(xì)列出了抽水和數(shù)據(jù)突變的起止時(shí)間。從表1可見(jiàn)，抽水開(kāi)始以后，觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)突變就同步發(fā)生，抽水結(jié)束后5～6分鐘數(shù)據(jù)隨之恢復(fù)正常。此試驗(yàn)進(jìn)一步表明，抽水與小廟地震臺(tái)鉆孔應(yīng)變數(shù)據(jù)突變密切相關(guān)。

表1 抽水試驗(yàn)時(shí)間與數(shù)據(jù)突變異常時(shí)間對(duì)比

圖5 YRY-4分量鉆孔應(yīng)變2014年8月8日分鐘值曲線(xiàn)

4 結(jié)論

經(jīng)實(shí)地調(diào)查發(fā)現(xiàn)，小廟地震臺(tái)鉆孔井與干擾源機(jī)井的距離約80 m，距離很近，當(dāng)機(jī)井抽水時(shí)，周?chē)叵滤畷?huì)因靜壓力作用向機(jī)井補(bǔ)充，于是機(jī)井附近巖層應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生改變，離機(jī)井越近，應(yīng)力變化越大。這是一起因抽水引起鉆孔應(yīng)變數(shù)據(jù)突變的典型案例。綜上可見(jiàn)，此次小廟臺(tái)鉆孔應(yīng)變數(shù)據(jù)突變是由機(jī)井抽水引起，屬于機(jī)井抽水引起干擾異常。

致謝：在異常調(diào)查工作中得到四川省地震局朱航研究員、西昌地震中心站胡德軍、王松、王登偉的幫助和指導(dǎo)，在此一并感謝！

The Interfere Discrimination on the Abnormal Data Changes due to the Pumping near Xiaomiao Seismic Station

WU Mengfei, XU Jianming

(Xichang Seismic Center Station, Sichuan Xichang 615022, China)

There are abnormal changes of the borehole strain observation data in Xiaomiao Seismic Station. In order to find the cause we check the observation instrument and the auxiliary equipment and then find a pump well 80 meters away from Xiaomiao Seismic Station. The pump operation causes the observation data change.

Xiaomiao Seismic Station; borehole strain; pump interfere; discrimination

2016-12-27；

2017-01-08

巫萌飛(1978-)，男，四川省西昌市人，助理工程師.

P315.727

B

1001-8115(2017)01-0038-05

10.13716/j.cnki.1001-8115.2017.01.009