專利名稱：地震臨震報(bào)警裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于防災(zāi)減災(zāi)領(lǐng)域范疇，涉及一種可連續(xù)采集較深處地層的地應(yīng)力，地溫和位移等物理量，供決策部門判斷地震是否即將發(fā)生的裝置。
背景技術(shù)：
地震，特別是構(gòu)造地震，是一種突發(fā)性、破壞性最強(qiáng)的自然災(zāi)害，往往造成大范圍 內(nèi)生命、財(cái)產(chǎn)的損失。為了防震減災(zāi)，各國都建立了多處地震前兆觀測臺站，這些臺站的預(yù) 測裝置是將探測儀器(一般組裝成圓柱形，稱為探頭)吊放入探測深井(鋼管)中，井深可 達(dá)千米，現(xiàn)在這種探測裝置有國家規(guī)程、規(guī)范，已經(jīng)形成了系列產(chǎn)品，但實(shí)踐證明，這種探測 裝置成功發(fā)出臨震預(yù)報(bào)的案例極少，一般只能在震后測定地震方位和震級，因此地震仍不 斷給人類帶來巨大損失。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，提供一種地震臨震報(bào)警裝置，它能夠連續(xù)采集較深處巖層的地 應(yīng)力、地溫和位移等物理量，根據(jù)這些物理量的變異，可以判斷地震是否即將發(fā)生。本發(fā)明的技術(shù)方案是，地震臨震報(bào)警裝置由垂直插入位于地震帶但暫無地震活動 的巖層中的探管1和探管1上方的信號室2組成，其特征是，探管1是一根長金屬管，探管1 的下部管壁每隔一段距離，就沿園周方向開有四個小孔3，小孔3之間的角距為90°，小孔 3內(nèi)安裝有壓力傳感器4，壓力傳感器4均有信號傳輸線5與信號室2內(nèi)的數(shù)據(jù)自動傳輸裝 置6連接，探管1下部和中部內(nèi)壁安裝有溫度傳感器7，溫度傳感器7經(jīng)信號傳輸線8與數(shù) 據(jù)自動傳輸裝置6連接，探管1的上端安裝有位移傳感器9，位移傳感器9經(jīng)信號傳輸線10 與數(shù)據(jù)自動傳輸裝置6連接，探管1內(nèi)壁安裝有用于固定信號傳輸線5、8的線卡11。下面對本發(fā)明的使用方法和工作原理作詳細(xì)的說明。首先在擬安裝本發(fā)明的位置處用鉆機(jī)垂直鉆一直徑稍大于探管1外徑，孔深約 l-2km的園孔，在鉆頭到位后，提鉆之前，應(yīng)對園孔周圍松軟的表土層和淺層破碎巖層進(jìn)行 灌漿處理，以免孔壁坍塌。在園孔定型后，用該鉆機(jī)的鉆塔將探管1連同壓力傳感器4，溫度 傳感器7逐節(jié)放入，直達(dá)園孔底部，探管1頂部高出地坪約lm，探管1即埋設(shè)完畢。然后建 好信號室2，在探管1的高于地坪的頂部安裝位移傳感器9，并將信號傳輸線5、8、10與數(shù)據(jù) 自動傳輸裝置6連接，本發(fā)明即安裝完畢。發(fā)生最頻繁，破壞力也最大的構(gòu)造地震是地應(yīng)力或應(yīng)變能量的積累引起的。在臨 震階段，地應(yīng)力大小已接近震源巖石的最大強(qiáng)度，處于將要出現(xiàn)大規(guī)模斷裂的臨界狀態(tài)，此 時由于震源區(qū)物理、化學(xué)狀態(tài)的改變，便會在未來的震中區(qū)及其附近地區(qū)發(fā)生許多地震前 兆現(xiàn)象，如地應(yīng)力變化，地溫異常，地形變異常，地磁異常，重力異常，地下水異常，地震波速 異常等，本發(fā)明是依據(jù)不易受外部因素干擾的地應(yīng)力變化、地溫異常和地形變異常來發(fā)出 臨震報(bào)警的。本發(fā)明安裝時，該處沒有地震活動，故壓力傳感器4，位移傳感器9顯示的數(shù)值均為0，溫度傳感器7測得的也是一個恒定的正常數(shù)值。如果在未來的某時刻該處或附近地下形成震源區(qū)并即將發(fā)生地震，如前所述，將出現(xiàn)地應(yīng)力變化和地溫異?，F(xiàn)象，這些異?，F(xiàn)象 既然是由震源區(qū)引起的，因此地應(yīng)力和地溫的變化必然是從震源區(qū)開始或快或慢地逐漸向 上擴(kuò)展的，當(dāng)?shù)貞?yīng)力的變化擴(kuò)展到探管1的底端時，該處的巖石受到擠壓，擠壓力的大小和 方向可以被壓力傳感器4檢測到；擠壓時的機(jī)械能一部分轉(zhuǎn)換成熱能，所以巖層的溫度也 升高了，溫度升高的現(xiàn)象也會被溫度傳感器7檢測到，地應(yīng)力和地溫升高的數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)自 動傳輸裝置6上傳到主管部門，此時為臨震前期，離地震發(fā)生可能還有數(shù)天或數(shù)小時。隨著地應(yīng)力的繼續(xù)變化，探管1較上部處的巖石也受到擠壓，該處的壓力傳感器4 檢測到壓力在增加，溫度傳感器7也檢測到地溫在升高，此時為臨震中期，離地震發(fā)生已經(jīng) 很近了。由于地應(yīng)力不斷地向上擴(kuò)展，導(dǎo)致探管1扭曲變形和移位，地面地形也發(fā)生了變 異，這些變形和變異都能被位移傳感器9檢測到，并經(jīng)數(shù)據(jù)自動傳輸裝置6及時上傳到主管 部門，此時為臨震后期，地震即將發(fā)生。地震在其醞釀和形成的過程中，還會引起所在地區(qū)地球化學(xué)性質(zhì)的變化，這些變 化可以從經(jīng)探管1上升到信號室2中的探管1底部的氣體中檢測到，因此，信號室2內(nèi)還可 以安裝氣體分析設(shè)備，以協(xié)助判斷是否即將發(fā)生地震。如上所述，本發(fā)明可以對原發(fā)型地震進(jìn)行臨震報(bào)警，但不會對人工地震或遠(yuǎn)處傳 來的地震波報(bào)警，這是因?yàn)槿斯さ卣鸹蜻h(yuǎn)處傳來的地震波雖然也會引起探管1周圍地應(yīng)力 的變化，但這種變化形式是地應(yīng)力較快上升，又迅速衰減，很容易判別。在一條地震帶，每隔一段距離，如數(shù)十公里或上百公里，應(yīng)安裝一套本發(fā)明裝置并 連接成網(wǎng)，這樣根據(jù)各處的本發(fā)明裝置檢測到的同一時刻地應(yīng)力的大小和方向，和地溫的 高低，可以判斷將來震中的位置，也可能根據(jù)經(jīng)驗(yàn)估算將發(fā)生的地震的強(qiáng)度。探管1埋設(shè)的深度不宜太深，這一方面是因?yàn)榈揭欢ㄉ疃群?，鉆孔成本將隨著深 度的增加而呈指數(shù)倍數(shù)上升，另一方面是因?yàn)樯顚拥膸r石圈力學(xué)性質(zhì)不均勻，板塊運(yùn)動也 有一定的隨機(jī)性，因此檢測到的地應(yīng)力和地溫的變化并不意味著該處或附近將發(fā)生地震。 綜合比較后，探管1的埋設(shè)深度以l-2km為宜。綜上所述，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1、可以在臨震時及時發(fā)現(xiàn)地應(yīng)力、地溫和位移等變異，為避震減災(zāi)贏得時間。2、本發(fā)明是依據(jù)不易受外部因素干擾的地應(yīng)力變化，地溫異常，地形變異常來工 作的，因此可靠性較高。


圖1為本發(fā)明的總體安裝2為探管1的縱向剖視圖在所述附圖中1-探管，2-信號室，3-小孔，4-壓力傳感器，5-信號傳輸線，6_數(shù) 據(jù)自動傳輸裝置，7-溫度傳感器，8-信號傳輸線，9-位移傳感器，10-信號傳輸線，11-線卡。
具體實(shí)施例方式一套安裝于未來可能發(fā)生地震的某地區(qū)的本發(fā)明的地震臨震報(bào)警裝置，如說明書附圖1所示，其探管(1)由外徑100，壁厚5mm的鋼管構(gòu)成，探管(1)總長1500m，用于放置 探管(1)的園孔直徑為110mm，深1510m，園孔稍深一點(diǎn)是因?yàn)榭倳幸稽c(diǎn)砂土和碎石落入 孔底。在探管(1)的頂端安裝有位移傳感器(9)，其型號為ZFD光纖光柵位移計(jì)，該光柵位 移計(jì)能夠發(fā)現(xiàn)因探管扭曲、移位或因地形變異常引起的微小位移。在距探管底端10m，210m， 410m和610m處，沿探管的園周方向，共開有四排共16個長方形孔(3)，孔間角距為90°，每 個孔內(nèi)均安裝有1只壓力傳感器(4)，其型號為CFBLS型壓力傳感器(帶預(yù)緊機(jī)構(gòu))，在探 管內(nèi)壁距底端15m和415m處，各安裝有1只溫度傳感器(7)，其型號為PT100型溫度傳感 器。信號室(2)為一鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的小屋，內(nèi)安裝有一套數(shù)據(jù)自動傳輸裝置(6)，該裝置 由APK-3389型工控機(jī)和PCM-3680通訊卡組成，工控機(jī)通過通訊卡采集各個傳感器的數(shù)字 信號，內(nèi)部進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，根據(jù)設(shè) 定的閥值決定是否報(bào)警，同時相關(guān)數(shù)據(jù)也能即時保存以備 查看。該地震臨震報(bào)警裝置可日夜不間斷地監(jiān)測從地表到地下1500處的地應(yīng)力、地溫和位 移，為臨震預(yù)報(bào)提供依據(jù)。
權(quán)利要求
一種地震臨震報(bào)警裝置，由探管(1)和探管(1)上方的信號室(2)組成，其特征是，探管(1)是一根長金屬管，探管(1)的下部管壁每隔一段距離，就沿園周方向開有四個小孔(3)，小孔(3)之間的角距為90°，小孔(3)內(nèi)安裝有壓力傳感器(4)，壓力傳感器(4)均有信號傳輸線(5)與信號室(2)內(nèi)的數(shù)據(jù)自動傳輸裝置(6)連接，探管(1)下部和中部內(nèi)壁安裝有溫度傳感器(7)，溫度傳感器(7)經(jīng)信號傳輸線(8)與數(shù)據(jù)自動傳輸裝置(6)連接，探管(1)的上端安裝有位移傳感器(9)，位移傳感器(9)經(jīng)信號傳輸線(10)與數(shù)據(jù)自動傳輸裝置(6)連接，探管(1)內(nèi)壁安裝有用于固定信號傳輸線(5)、(8)的線卡(11)。
2.權(quán)利要求1所述的地震臨震報(bào)警裝置，其特征還在于，信號室(2)內(nèi)還可以安裝氣體 分析設(shè)備。
全文摘要
一種地震臨震報(bào)警裝置，由探管(1)和信號室(2)組成，探管(1)內(nèi)安裝有壓力傳感器(4)，溫度傳感器(7)和位移傳感器(9)，信號室(2)內(nèi)安裝有數(shù)據(jù)自動傳輸裝置(6)，該地震臨震報(bào)警裝置能夠發(fā)現(xiàn)臨震時地應(yīng)力變化，地溫異常和地形變異常等地震前兆現(xiàn)象，并及時上報(bào)主管部門，為發(fā)布臨震預(yù)報(bào)提供依據(jù)。
文檔編號G08B21/10GK101807339SQ20091004264
公開日2010年8月18日 申請日期2009年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月13日
發(fā)明者陳家山 申請人:陳家山