CN210666039U - 一种野外测量地震的浅孔直埋装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种野外测量地震的浅孔直埋装置，包括地震仪、管状物、盖状物、沙质材料和数据整合装置，所述管状物上端和下端均开口，所述盖状物盖于所述管状物上端，所述管状物插入至地面上开设至基岩层上表面的浅孔内，所述地震仪位于所述管状物内部下端并位于所述基岩层上，所述沙质材料填充于所述管状物下部，所述地震仪和所述数据整合装置电连接。在由于采用浅井布设地震仪，可以大幅降低地震台站的安装成本；通过减少地震台站的占地面积来减少环境影响和土地使用成本；地震仪定位安装完毕后使用沙质材料覆盖，有利于仪器稳定减少漂移，更能有降低环境噪声。

Description

一种野外测量地震的浅孔直埋装置

技术领域

本实用新型涉及地震观测技术，具体涉及一种野外测量地震的浅孔直埋装置。

背景技术

地球科学是以观测为基础的综合学科。人类社会的工业化、城市化发展，加上地球的表面效应，致使噪声是影响地震观测质量的主要因素之一，已严重地干扰了传统地面地震观测结果。为了尽量避免地面噪声干扰，改善地震波形记录的信噪比，获得更多的地震信息，深井地震观测技术被越来越多地运用到地震观测中。近年来的观测结果表明，与地面观测相比较，深井观测能提高观测精度1-2个数量级(吴鹏等，2016，内陆地震)。

地震计是地震观测领域的常用仪器，多由铝或钢质金属材料制成，由于金属材料具有热胀冷缩的特性，当环境温度发生变化时，易使高灵敏度的地震计产生零点偏移和噪声信号，降低地震仪的检测精度。目前的野外地震仪安装因需考虑环境干扰背景和地质构造条件等因素，往往运行环境十分恶劣，如果台址的背景噪声过高，那么得益于现代化高动态范围设备的许多优势都会丧失，因此，如何降低潜在的噪声干扰，发挥仪器的最大特性是野外流动地震仪安装的关键。现有的研究与观测实验证实场地背景噪声、环境温度变化、风、气流、防水保护是地震观测室内主要存在的噪声因素(吉恩斯·哈佛斯可夫，杰纳德·阿格斯尔，地震仪器概论[M].安徽：安徽大学出版社，2005:141-148)。

近代地震学的发展对测震技术提出了越来越多的要求，区域地震活动性研究、地壳和上地幔构造的研究、震源特征研究和探索地震预测研究，都需要高质量的数字化地震记录。为了取得具有科学价值的数字化地震资料，必须解决宽频带地震仪在野外观测环境下易受温度、气流等因素的影响，产生高精度的观测资料，一方面记录大地震后的余震活动变化，为判断地震的发展趋势提供依据；另外一方面也为进一步研究震源特征、探索地震的发生和孕育过程积累重要的基础科学资料。

过去，井下地震台站仅限于深井装置，其打井成本非常之高。虽然实验数据证实地震噪声随安装深度而提高，然而，这类台站的建设成本却限制了它们的广泛采用。

综上所述，目前多数野外流动地震仪的架设都难以获得良好的记录，亟需一种安装实用性强、施工方法简单快捷，能有效降低环境噪声，避免宽频带地震仪受温度、气流等因素的影响的野外宽频带地震仪浅孔直埋装置。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种野外测量地震的浅孔直埋装置。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种野外测量地震的浅孔直埋装置，包括地震仪、管状物、盖状物、沙质材料和数据整合装置，所述管状物上端和下端均开口，所述盖状物盖于所述管状物上端，所述管状物插入至地面上开设至基岩层上表面的浅孔内，所述地震仪位于所述管状物内部下端并位于所述基岩层上，所述沙质材料填充于所述管状物下部，所述地震仪和所述数据整合装置电连接。

本实用新型的有益效果是：在由于采用浅井布设地震仪，可以大幅降低地震台站的安装成本；通过减少地震台站的占地面积来减少环境影响和土地使用成本；地震仪定位安装完毕后使用沙质材料覆盖，有利于仪器稳定减少漂移，更能有降低环境噪声，避免宽频带地震仪受温度、气流等因素的影响，极大地提高了地震观测数据的精度，即能提供更安静的地震噪声环境，以提高信噪比，可以有效避免地面噪声干扰、周边阵风、气流和温度的波动变化对地震计参数的影响；可以在野外环境下快速有效完成仪器布设，省去了大量机械作业，降低安装成本，易于维护。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进：

进一步，还包括稳定层，所述稳定层位于所述基岩层上且位于所述浅孔内部下端，所述地震仪放置于所述稳定层上，所述管状物下端位于所述稳定层上。

采用上述进一步方案的有益效果是稳定层能够保证地震仪的放置水平，便于地震仪的安装，能够保证地震仪安装后的稳定性，从而提高测量精度。

进一步，所述稳定层为水泥制成。

采用上述进一步方案的有益效果是水泥可以形成功能好的稳定层。

进一步，所述管状物为圆管，所述管状物和所述盖状物为PVC材料制成。

采用上述进一步方案的有益效果是地震仪通常为圆的，圆管更好的与地震仪相匹配，且圆管是市面上较为常见的形状，PVC管加盖可以最大限度地降低安装成本。

进一步，所述沙质材料为细沙，所述细沙没过所述地震仪。

采用上述进一步方案的有益效果是地震仪定位安装完毕后使用沙质材料覆盖，有利于仪器稳定减少漂移，更能有降低环境噪声，避免宽频带地震仪受温度、气流等因素的影响，极大地提高了地震观测数据的精度，即能提供更安静的地震噪声环境，以提高信噪比，可以有效避免地面噪声干扰、周边阵风、气流和温度的波动变化对地震计参数的影响；细沙没过所述地震仪，使得细沙填充在整个地震仪的周围，地震仪被牢牢地固定在井内，和管状物、地面之间形成了良好结合。

进一步，所述数据整合装置包括数据采集装置、数据传送装置、供电装置和信号接收装置，所述地震仪、数据传送装置、供电装置和信号接收装置均与所述数据采集装置电连接。

采用上述进一步方案的有益效果是能够实现数据的采集，将采集的数据传送到数据中心，提供电源，同时能够接收外界的信号同时被数据采集装置所采集从而得到更加完善的数据。

进一步，所述供电装置包括依次电连接的电池、太阳能转换器和太阳能板，所述电池和所述数据采集装置电连接。

采用上述进一步方案的有益效果是充分利用自然界的太阳能，更加环保且节约成本。

进一步，所述数据传送装置包括移动数据天线，所述移动数据天线和所述数据采集装置电连接。

采用上述进一步方案的有益效果是移动数据天线能够将采集的数据传送到数据中心。

进一步，所述数据传送装置还包括无线路由器，所述无线路由器分别与所述移动数据天线和所述数据采集装置电连接。

采用上述进一步方案的有益效果是无线路由器接收数据采集装置传出的数据信号，传递给移动数据天线，再由移动数据天线传送给数据中心。

进一步，所述信号接收装置为GPS天线。

采用上述进一步方案的有益效果是GPS天线用来做时间服务，与数据采集装置相连，为地震观测数据提供时间。

附图说明

图1为本实用新型安装示意图；

图2为本实用新型各部分连接示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、地震仪，2、管状物，3、盖状物，4、沙质材料，5、稳定层，6、GPS天线，7、移动数据天线，8、太阳能板，9、电缆导线，10、安装杆。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

实施例

如图1-2，一种野外测量地震的浅孔直埋装置，包括地震仪1、管状物2、盖状物3、沙质材料4和数据整合装置，所述管状物2上端和下端均开口，所述盖状物3盖于所述管状物2上端，所述管状物2插入至地面上开设至基岩层上表面的浅孔内，所述地震仪1位于所述管状物2内部下端并位于所述基岩层上，所述沙质材料4填充于所述管状物2下部，所述地震仪1和所述数据整合装置电连接。

具体的，沙质材料为市面常见材料。

具体的，加盖状物是为了防水。

具体的，管状物的作用为防止塌陷，保护地震仪。

如图1，作为本实施例进一步的方案，还包括稳定层5，所述稳定层5位于所述基岩层上且位于所述浅孔内部下端，所述地震仪1放置于所述稳定层5上，所述管状物2下端位于所述稳定层5上。

如图1，作为本实施例进一步的方案，所述稳定层5为水泥制成。

如图1，作为本实施例进一步的方案，所述管状物2为圆管，所述管状物2和所述盖状物为PVC材料制成。

如图1，具体的，管状物的高度可以与基岩层上的覆盖层上端高度一致，或者管状物的高度可以超过基岩层上端50-100毫米。

如图1，作为本实施例进一步的方案，所述沙质材料4为细沙，所述细沙没过所述地震仪1。

具体的，细沙为市面上能够买到的粒径为0.25-0.5毫米的沙子。

如图1-2，作为本实施例进一步的方案，所述数据整合装置5包括数据采集装置、数据传送装置、供电装置和信号接收装置，所述地震仪1、数据传送装置、供电装置和信号接收装置均与所述数据采集装置电连接。

如图1-2，作为本实施例进一步的方案，所述供电装置包括依次电连接的电池、太阳能转换器和太阳能板8，所述电池和所述数据采集装置电连接。

具体的，电池为蓄电池，可储存电能。

如图1-2，作为本实施例进一步的方案，所述数据传送装置包括移动数据天线7，所述移动数据天线7和所述数据采集装置电连接。

如图1-2，作为本实施例进一步的方案，所述数据传送装置还包括无线路由器，所述无线路由器与所述移动数据天线7和所述数据采集装置电连接。

如图1-2，作为本实施例进一步的方案，所述信号接收装置为GPS天线6。

具体的，如图1，地震仪与数据采集装置通过穿过盖状物的电缆导线9电连接，数据整合装置安装于竖直固定于地面的安装杆10上。

具体的，如图2方案，地震仪、移动数据天线、无线路由器、数据采集装置、GPS天线、太阳能板、太阳能转换器和电池均为现有技术，具体的地震仪(型号为NanometricsTrillium)、无线路由器和移动数据天线(型号为华为无线路由+天线B311-853+4g)、数据采集装置和GPS天线(Centaur)、太阳能板(科阳太阳能KY200)、太阳能转换器和电池(耐普太阳能胶体蓄电池12v200AH UPS)；地震仪用于测量地震观测数据，GPS天线用于做时间服务，为地震观测数据提供时间，数据采集装置用于采集地震仪传入的地震观测数据和GPS天线传入的时间数据，数据采集装置将采集到的数据传到无线路由器，再经无线路由器传至移动数据天线，移动数据天线将接收到的数据传送至数据中心。

工作过程：

如图1，打浅孔，一般由电铲或轻型钻探设备(如螺旋钻、小型钻机、螺旋桩设备等)挖掘至基岩为止，浅孔通常是0.5-2米深的垂直孔，圆管的高度大于等于浅孔的深度。与钻孔相比，此类浅孔的内径一般为150毫米或更大一些(直径通常更大一些)，以便部署更大体积的地震仪，浅井采用PVC圆管加盖可以最大限度地降低安装成本。浅孔底部平整后用水泥固定，然后压实处理水平，形成稳定层，已便于地震仪的安装，然后将PVC圆管插入浅孔中，直至接触到稳定层(水泥层)。

地震仪用钢丝牵引平稳下井放置于处理过的浅孔底部，经过调节水平和方位后，缓慢倒入干沙，使得地震仪完全被覆盖。沙子填充在整个地震仪的周围，使得地震仪被牢牢地固定在浅孔内，和圆管、地面之间形成了良好结合。这种浅孔直埋地震仪的安装装置能有效消除地震仪周围的空气对流，更重要的是这种装置能有效地将地震仪与基岩耦合，得到最佳地面运动观测数据。

浅孔直埋地震仪的安装方式在许多方面都是对目前普遍采用的临时地面和半地下室安装地震仪的改进和升级。通过浅孔直埋方式安装的地震仪能有效提高观测数据的信噪比、减少占地面积、降低安装成本、提升地震仪的稳定性，特别适合在野外工作环境下临时布设地震台。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种野外测量地震的浅孔直埋装置，其特征在于，包括地震仪(1)、管状物(2)、盖状物(3)、沙质材料(4)和数据整合装置，所述管状物(2)上端和下端均开口，所述盖状物(3)盖于所述管状物(2)上端，所述管状物(2)插入至地面上开设至基岩层上表面的浅孔内，所述地震仪(1)位于所述管状物(2)内部下端并位于所述基岩层上，所述沙质材料(4)填充于所述管状物(2)下部，所述地震仪(1)和所述数据整合装置电连接。

2.根据权利要求1所述一种野外测量地震的浅孔直埋装置，其特征在于，还包括稳定层(5)，所述稳定层(5)位于所述基岩层上且位于所述浅孔内部下端，所述地震仪(1)放置于所述稳定层(5)上，所述管状物(2)下端位于所述稳定层(5)上。

3.根据权利要求2所述一种野外测量地震的浅孔直埋装置，其特征在于，所述稳定层(5)为水泥制成。

4.根据权利要求1所述一种野外测量地震的浅孔直埋装置，其特征在于，所述管状物(2)为圆管，所述管状物(2)和所述盖状物为PVC材料制成。

5.根据权利要求1所述一种野外测量地震的浅孔直埋装置，其特征在于，所述沙质材料(4)为细沙，所述细沙没过所述地震仪(1)。

6.根据权利要求1至5任一项所述一种野外测量地震的浅孔直埋装置，其特征在于，所述数据整合装置包括数据采集装置、数据传送装置、供电装置和信号接收装置，所述地震仪(1)、数据传送装置、供电装置和信号接收装置均与所述数据采集装置电连接。

7.根据权利要求6所述一种野外测量地震的浅孔直埋装置，其特征在于，所述供电装置包括依次电连接的电池、太阳能转换器和太阳能板(8)，所述电池和所述数据采集装置电连接。

8.根据权利要求6所述一种野外测量地震的浅孔直埋装置，其特征在于，所述数据传送装置包括移动数据天线(7)，所述移动数据天线(7)和所述数据采集装置电连接。

9.根据权利要求8所述一种野外测量地震的浅孔直埋装置，其特征在于，所述数据传送装置还包括无线路由器，所述无线路由器分别与所述移动数据天线(7)和所述数据采集装置电连接。

10.根据权利要求6所述一种野外测量地震的浅孔直埋装置，其特征在于，所述信号接收装置为GPS天线(6)。

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