CN201213027Y - 地震临震报警装置 - Google Patents

Abstract

一种地震临震报警装置，由探管(1)和信号室(2)组成，探管(1)内安装有压力传感器(4)，温度传感器(7)和位移传感器(9)，信号室(2)内安装有数据自动传输装置(6)，该地震临震报警装置能够发现临震时地应力变化，地温异常和地形变异常等地震前兆现象，并及时上报主管部门，为发布临震预报提供依据。

Description

地震临震报警装置

技术领域

本实用新型属于防灾减灾领域范畴，涉及一种可连续采集较深处地层的地应力，地温和位移等物理量，供决策部门判断地震是否即将发生的装置。

背景技术

地震，特别是构造地震，是一种突发性、破坏性最强的自然灾害，往往造成大范围内生命、财产的损失。为了防震减灾，各国都建立了多处地震前兆观测台站，这些台站的预测装置是将探测仪器(一般组装成圆柱形，称为探头)吊放入探测深井(钢管)中，井深可达千米，现在这种探测装置有国家规程、规范，已经形成了系列产品，但实践证明，这种探测装置成功发出临震预报的案例极少，一般只能在震后测定地震方位和震级，因此地震仍不断给人类带来巨大损失。

发明内容

本实用新型的目的是，提供一种地震临震报警装置，它能够连续采集较深处岩层的地应力、地温和位移等物理量，根据这些物理量的变异，可以判断地震是否即将发生。

本实用新型的技术方案是，地震临震报警装置由垂直插入位于地震带但暂无地震活动的岩层中的探管1和探管1上方的信号室2组成，其特征是，探管1是一根长金属管，探管1的下部管壁每隔一段距离，就沿园周方向开有四个小孔3，小孔3之间的角距为90°，小孔3内安装有压力传感器4，压力传感器4均有信号传输线5与信号室2内的数据自动传输装置6连接，探管1下部和中部内壁安装有温度传感器7，温度传感器7经信号传输线8与数据自动传输装置6连接，探管1的上端安装有位移传感器9，位移传感器9经信号传输线10与数据自动传输装置6连接，探管1内壁安装有用于固定信号传输线5、8的线卡11。

下面对本实用新型的使用方法和工作原理作详细的说明。

首先在拟安装本实用新型的位置处用钻机垂直钻一直径稍大于探管1外径，孔深约1-2km的园孔，在钻头到位后，提钻之前，应对园孔周围松软的表土层和浅层破碎岩层进行灌浆处理，以免孔壁坍塌。在园孔定型后，用该钻机的钻塔将探管1连同压力传感器4，温度传感器7逐节放入，直达园孔底部，探管1顶部高出地坪约1m，探管1即埋设完毕。然后建好信号室2，在探管1的高于地坪的顶部安装位移传感器9，并将信号传输线5、8、10与数据自动传输装置6连接，本实用新型即安装完毕。

发生最频繁，破坏力也最大的构造地震是地应力或应变能量的积累引起的。在临震阶段，地应力大小已接近震源岩石的最大强度，处于将要出现大规模断裂的临界状态，此时由于震源区物理、化学状态的改变，便会在未来的震中区及其附近地区发生许多地震前兆现象，如地应力变化，地温异常，地形变异常，地磁异常，重力异常，地下水异常，地震波速异常等，本实用新型是依据不易受外部因素干扰的地应力变化、地温异常和地形变异常来发出临震报警的。

本实用新型安装时，该处没有地震活动，故压力传感器4，位移传感器9显示的数值均为0，温度传感器7测得的也是一个恒定的正常数值。如果在未来的某时刻该处或附近地下形成震源区并即将发生地震，如前所述，将出现地应力变化和地温异常现象，这些异常现象既然是由震源区引起的，因此地应力和地温的变化必然是从震源区开始或快或慢地逐渐向上扩展的，当地应力的变化扩展到探管1的底端时，该处的岩石受到挤压，挤压力的大小和方向可以被压力传感器4检测到；挤压时的机械能一部分转换成热能，所以岩层的温度也升高了，温度升高的现象也会被温度传感器7检测到，地应力和地温升高的数据经数据自动传输装置6上传到主管部门，此时为临震前期，离地震发生可能还有数天或数小时。

随着地应力的继续变化，探管1较上部处的岩石也受到挤压，该处的压力传感器4检测到压力在增加，温度传感器7也检测到地温在升高，此时为临震中期，离地震发生已经很近了。

由于地应力不断地向上扩展，导致探管1扭曲变形和移位，地面地形也发生了变异，这些变形和变异都能被位移传感器9检测到，并经数据自动传输装置6及时上传到主管部门，此时为临震后期，地震即将发生。

地震在其酝酿和形成的过程中，还会引起所在地区地球化学性质的变化，这些变化可以从经探管1上升到信号室2中的探管1底部的气体中检测到，因此，信号室2内还可以安装气体分析设备，以协助判断是否即将发生地震。

如上所述，本实用新型可以对原发型地震进行临震报警，但不会对人工地震或远处传来的地震波报警，这是因为人工地震或远处传来的地震波虽然也会引起探管1周围地应力的变化，但这种变化形式是地应力较快上升，又迅速衰减，很容易判别。

在一条地震带，每隔一段距离，如数十公里或上百公里，应安装一套本实用新型装置并连接成网，这样根据各处的本实用新型装置检测到的同一时刻地应力的大小和方向，和地温的高低，可以判断将来震中的位置，也可能根据经验估算将发生的地震的强度。

探管1埋设的深度不宜太深，这一方面是因为到一定深度后，钻孔成本将随着深度的增加而呈指数倍数上升，另一方面是因为深层的岩石圈力学性质不均匀，板块运动也有一定的随机性，因此检测到的地应力和地温的变化并不意味着该处或附近将发生地震。综合比较后，探管1的埋设深度以1-2km为宜。

综上所述，本实用新型的优点是：

1、可以在临震时及时发现地应力、地温和位移等变异，为避震减灾赢得时间。

2、本实用新型是依据不易受外部因素干扰的地应力变化，地温异常，地形变异常来工作的，因此可靠性较高。

附图说明

图1为本实用新型的总体安装图

图2为探管1的纵向剖视图

在所述附图中：1—探管，2—信号室，3—小孔，4—压力传感器，5—信号传输线，6—数据自动传输装置，7—温度传感器，8—信号传输线，9—位移传感器，10—信号传输线，11—线卡。

具体实施方式

一套安装于未来可能发生地震的某地区的本实用新型的地震临震报警装置，如说明书附图1所示，其探管(1)由外径100，壁厚5mm的钢管构成，探管(1)总长1500m，用于放置探管(1)的园孔直径为110mm，深1510m，园孔稍深一点是因为总会有一点砂土和碎石落入孔底。在探管(1)的顶端安装有位移传感器(9)，其型号为ZFD光纤光栅位移计，该光栅位移计能够发现因探管扭曲、移位或因地形变异引起的微小位移。在距探管底端10m，210m，410m和610m处，沿探管的园周方向，共开有四排共16个长方形孔(3)，孔间角距为90°，每个孔内均安装有1只压力传感器(4)，其型号为CFBLS型压力传感器(带预紧机构)，在探管内壁距底端15m和415m处，各安装有1只温度传感器(7)，其型号为PT100型温度传感器。信号室(2)为一钢筋混凝土结构的小屋，内安装有一套数据自动传输装置(6)，该装置由APK-3389型工控机和PCM-3680通讯卡组成，工控机通过通讯卡采集各个传感器的数字信号，内部进行数据处理，根据设定的阀值决定是否报警，同时相关数据也能即时保存以备查看。该地震临震报警装置可日夜不间断地监测从地表到地下1500处的地应力、地温和位移，为临震预报提供依据。

Claims (2)

1、一种地震临震报警装置，由探管(1)和探管(1)上方的信号室(2)组成，其特征是，探管(1)是一根长金属管，探管(1)的下部管壁每隔一段距离，就沿园周方向开有四个小孔(3)，小孔(3)之间的角距为90°，小孔(3)内安装有压力传感器(4)，压力传感器(4)均有信号传输线(5)与信号室(2)内的数据自动传输装置(6)连接，探管(1)下部和中部内壁安装有温度传感器(7)，温度传感器(7)经信号传输线(8)与数据自动传输装置(6)连接，探管(1)的上端安装有位移传感器(9)，位移传感器(9)经信号传输线(10)与数据自动传输装置(6)连接，探管(1)内壁安装有用于固定信号传输线(5)、(8)的线卡(11)。

2、权利要求1所述的地震临震报警装置，其特征还在于，信号室(2)内还可以安装气体分析设备。

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