TY系列高精度体应变仪研制及映震能力分析与应用

Development of TY-series high-precision volumetric strain gauge:Analysis and application of its seismic reflection capability

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摘要文章综述了钻孔体应变仪的发展历程,针对体应变仪目前存在的稳定性和带宽不足、标定精度低等问题,创新与改进液压传感器、控制电路、标定方法等技术,研制出TY-2B型钻孔体积应变仪.改进的液压传感器提高了仪器精度,缩小了仪器体积;改善了控制电路,提高了仪器采样率、带宽及稳定性;创新的压电陶瓷标定技术提高了监测数据可靠性.测试结果表明改进型的TY-2B型体应变仪功耗低,小于 3W;长期稳定性好;灵敏度高,分辨率达到 10-11ε;高频特性和低频特性好,采样率 10～100 Hz,可采集完整地震应变波波形,固体潮波形清晰稳定;体积小重量轻,外径缩小至Φ89 mm,适用于Φ100 mm钻孔,长度 1300 mm,重量 45 kg,运输和安装方便.经室内检验、野外台站 15年的测试,获取了良好的监测数据,体现了高灵敏的映震能力,龙门山北段体应变台站对 2010年玉树地震及 2023年土耳其地震的观测响应表明TY系列高精度体应变仪不仅是静态应变仪,还是宽频应变地震仪,具有动-静态标定能力,且相对于摆式地震仪有着极宽响应频带的独特优势,既可以观测地壳长期缓慢变形及其积累的特征,还可观测地壳破裂变形的瞬态细微特征.汶川地震以来青川—汉中地区体应变台站及 2021年以来广州台站获取的监测曲线长期变化趋势与地震、构造地质等资料所反映的区域地质特征相符,表明TY-2B型体应变仪可在地球动力学研究、地质灾害预测预警等领域推广使用.

作者孙尧 ^[1] 彭华 ^[1] 姜景捷 ^[1] 马秀敏 ^[2] 郝飞 ^[3] 张斌 ^[1] 学术成果认领

作者单位中国地质科学院地质力学研究所,北京 100081;自然资源部北京地壳应力应变野外科学观测研究站,北京 100081;自然资源部活动构造与地质安全重点实验室,北京 100081 ^[1] 中国地质科学院地质力学研究所,北京 100081;自然资源部北京地壳应力应变野外科学观测研究站,北京 100081;自然资源部活动构造与地质安全重点实验室,北京 100081;北京科技大学土木与资源工程学院,北京 100083 ^[2] 中国地质科学院地质力学研究所,北京 100081;自然资源部北京地壳应力应变野外科学观测研究站,北京 100081;中国地质大学(武汉)地质调查研究院,湖北武汉 430074 ^[3]

关键词宽频应变地震仪映震能力钻孔体应变仪地壳变形地震 broad-frequency strain seismograph seismic refletion capability borehole volumetric strain gauge crustal deformation earthquake

分类号 P315.72+7 P716+.8

栏目名称 地应力监测技术与应用

DOI 10.12090/j.issn.1006-6616.20232903

发布时间 2023-07-20