Themethodofearthquake-relatedcrus2012-06-06發(fā)布2012-06-06發(fā)布I Ⅲ引言 12規(guī)范性引用文件 13術(shù)語和定義 1 25觀測(cè)原理 2 3 4 5 6 7附錄A(資料性附錄)儀器采樣率的確定 附錄B(資料性附錄)伸縮儀工作原理 附錄C(資料性附錄)應(yīng)變固體潮理論值計(jì)算 附錄D(資料性附錄)斷層位錯(cuò)產(chǎn)生的地應(yīng)變計(jì)算公式 附錄E(資料性附錄)主應(yīng)變與剪應(yīng)變計(jì)算 附錄F(規(guī)范性附錄)洞體應(yīng)變觀測(cè)儀器傳遞函數(shù)與靈敏度檢測(cè)方法 附錄G(規(guī)范性附錄)數(shù)據(jù)采集器檢測(cè)方法 26附錄H(資料性附錄)洞體應(yīng)變觀測(cè)數(shù)據(jù)常規(guī)分析計(jì)算方法 28附錄I(規(guī)范性附錄)日均值補(bǔ)插計(jì)算公式 32 Ⅲ本標(biāo)準(zhǔn)是《地震地殼形變觀測(cè)方法》系列標(biāo)準(zhǔn)中的一項(xiàng)。該系列標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)及名稱預(yù)計(jì)如下：地震地殼形變觀測(cè)方法洞體應(yīng)變觀測(cè)本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：湖北省地震局、中國地震臺(tái)網(wǎng)中心、山東省地震局、中國地震局地殼應(yīng)力研究本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人：陳志遙、李正媛、呂品姬、周云耀、趙斌、吳濤、李樹德、杜為民、李杰、為規(guī)范地震觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)觀測(cè)與運(yùn)行，近年來中國地震局組織了一系列技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的研究與制訂工作，包括臺(tái)網(wǎng)設(shè)計(jì)類、臺(tái)站建設(shè)類、儀器設(shè)備類等標(biāo)準(zhǔn)。但作為地震觀測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系之核心的觀測(cè)方法標(biāo)準(zhǔn)未能完整建立起來。為了使地震地應(yīng)變觀測(cè)能更好地服務(wù)于地震預(yù)測(cè)與預(yù)報(bào)研究，保證觀測(cè)數(shù)據(jù)的科學(xué)性、準(zhǔn)確性、可比性，需要對(duì)觀測(cè)中的各個(gè)重要環(huán)節(jié)進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)范，形成完善的地震觀測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系。隨著觀測(cè)技術(shù)的進(jìn)步和認(rèn)識(shí)水平的提高，建立地震地殼形變觀測(cè)方法標(biāo)準(zhǔn)在技術(shù)上已具備可行性。因此，有必要在進(jìn)行系統(tǒng)理論研究、總結(jié)已有成果、全面分析現(xiàn)有觀測(cè)資料和開展專項(xiàng)試驗(yàn)1本標(biāo)準(zhǔn)給出了洞體應(yīng)變觀測(cè)的基本原理、理論模型與計(jì)算方法，規(guī)定了觀測(cè)對(duì)象和要求、儀器檢下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T19531.3—2004地震臺(tái)站觀測(cè)環(huán)境技術(shù)要求第3部分：地殼形變觀測(cè)DB/T8.1—2003地震臺(tái)站建設(shè)規(guī)范地形變臺(tái)站第1部分：洞室地傾斜和地應(yīng)變臺(tái)站DB/T11.1—2007地震數(shù)據(jù)分類與代碼第1部分：基本類別DB/T11.2—2007地震數(shù)據(jù)分類與代碼第2部分：觀測(cè)數(shù)據(jù)DB/T21—2007地震觀測(cè)儀器進(jìn)網(wǎng)技術(shù)要求常用技術(shù)參數(shù)表述與測(cè)試方法DB/T27—2008地震觀測(cè)儀器質(zhì)量檢驗(yàn)規(guī)則DB/T31.2—2008地震觀測(cè)儀器進(jìn)網(wǎng)技術(shù)要求地形變觀測(cè)儀第2部分：應(yīng)變儀DB/T40.1—2010地震臺(tái)網(wǎng)設(shè)計(jì)技術(shù)要求地殼形變觀測(cè)網(wǎng)第1部分：固定站形變觀測(cè)網(wǎng)DB/T45—2012地震地殼形變觀測(cè)方法地傾斜觀測(cè)在地球內(nèi)力和外力作用下，地殼中兩點(diǎn)間距離的伸縮(線應(yīng)變)或體積與面積的膨脹和壓縮(體應(yīng)變或面應(yīng)變)。洞體應(yīng)變觀測(cè)crustalstrainobservation在洞體(水平坑道或平洞)內(nèi)對(duì)地應(yīng)變隨時(shí)間變化進(jìn)行的連續(xù)觀測(cè)，觀測(cè)物理量為線應(yīng)變。2[GB/T13983—1992,定義4.84][JJF1001—1998,定義7.11]水平洞體內(nèi)兩點(diǎn)間距離的伸縮(線應(yīng)變)隨時(shí)間的變化。b)固體潮頻段最大允許誤差應(yīng)不大于8×10??;c)觀測(cè)范圍應(yīng)不小于5×10??,可具備擴(kuò)展量程；d)觀測(cè)頻帶范圍應(yīng)包含120s(0.0083Hz)~1a,宜包含2Hz～DC;e)觀測(cè)采樣率宜根據(jù)儀器的最高頻率來確定(參見附錄A),數(shù)據(jù)吐出率應(yīng)不低于1次每分；g)觀測(cè)資料固體潮M?波月潮幅因子相對(duì)中誤差應(yīng)不大于0.05;年度相對(duì)噪聲水平應(yīng)不大于0.05在山洞中按照指定方向在水平面上A、B兩點(diǎn)間設(shè)置長(zhǎng)度為L(zhǎng)的測(cè)量基線，如圖1所示，通過觀測(cè)ε——線應(yīng)變量，即單位長(zhǎng)度的相對(duì)變化量，巖體壓縮ε為負(fù)值，反之為正值；L——基線長(zhǎng)度，即A、B兩點(diǎn)間起始距離；洞體應(yīng)變觀測(cè)采用伸縮儀，儀器工作原理參見附錄B。3圖1洞體應(yīng)變觀測(cè)原理圖6理論模型與地應(yīng)變計(jì)算方法6.1應(yīng)變固體潮汐理論值計(jì)算彈性地球表面應(yīng)變固體潮的三個(gè)應(yīng)變分量表示如下：E入——經(jīng)向線應(yīng)變；&——緯向線應(yīng)變；Ee——剪應(yīng)變；θ——觀測(cè)點(diǎn)的余緯度；λ——觀測(cè)點(diǎn)的經(jīng)度；p——觀測(cè)點(diǎn)的地球向徑；ue、u。和u?——在太陽、月亮引潮位V作用下地球表面任一點(diǎn)上產(chǎn)生的徑向及切向位移。應(yīng)變固體潮理論值計(jì)算公式參見附錄C。6.2斷層位錯(cuò)模型6.2.1點(diǎn)源位錯(cuò)模型以彈性位錯(cuò)理論為基礎(chǔ)，假設(shè)地震源為一點(diǎn)源，根據(jù)斷層參數(shù)、位錯(cuò)分量及彈性介質(zhì)參數(shù)模擬計(jì)算地表的線應(yīng)變變化，計(jì)算公式參見附錄D中的D.1條。6.2.2矩形位錯(cuò)模型以彈性位錯(cuò)理論為基礎(chǔ)，假設(shè)地震源為矩形，根據(jù)斷層參數(shù)、位錯(cuò)分量及彈性介質(zhì)參數(shù)模擬計(jì)算地表的線應(yīng)變變化，計(jì)算公式參見附錄D中的D.2條。4在任一正交曲線坐標(biāo)系(ξ,η)中，地球的自由表面上任一點(diǎn)處的平面應(yīng)變張量矩陣e可以表示向上的線應(yīng)變。在平面應(yīng)變張量矩陣中只有3個(gè)獨(dú)立分量，而線應(yīng)變?yōu)槠渲?個(gè)。當(dāng)在平面上有3個(gè)三分量洞體應(yīng)變觀測(cè)值確定主應(yīng)變及其方向的計(jì)算方法參見附錄E中的E.1條，剪應(yīng)變分量計(jì)算方法參見附錄E中的E.2條。a)出廠儀器應(yīng)提供傳遞函數(shù)、靈敏度、分辨力、線性度、漂移量、最大誤差的檢測(cè)結(jié)果和檢測(cè)報(bào)告，出廠檢測(cè)應(yīng)符合DB/T27—2008中第7章給出的規(guī)則；b)進(jìn)入臺(tái)網(wǎng)觀測(cè)的儀器，應(yīng)按5%～10%的抽樣率(不少于2套)進(jìn)行傳遞函數(shù)、靈敏度、分辨力、線性度、漂移量、最大誤差、動(dòng)態(tài)范圍等指標(biāo)的實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)和c)分辨力、線性度、漂移量、最大誤差d)傳遞函數(shù)、靈敏度的檢測(cè)方法見附錄F中的F臺(tái)站運(yùn)行儀器應(yīng)對(duì)靈敏度進(jìn)行定期檢測(cè)。檢測(cè)周期為每年一次.檢測(cè)方法按照儀器自帶校準(zhǔn)設(shè)備操作方法進(jìn)行，檢測(cè)結(jié)果應(yīng)符合下列要求：a)當(dāng)靈敏度變化超過±2%并小于±5%時(shí)，應(yīng)啟用新的格值；b)當(dāng)靈敏度變化達(dá)到或超過±5%,應(yīng)對(duì)儀器進(jìn)行檢查和維修。a)儀器檢修或重新安裝后，應(yīng)進(jìn)行靈敏度檢測(cè)，啟用新格值；b)在儀器記錄出現(xiàn)異常時(shí)可進(jìn)行靈敏度檢測(cè)，參照7.2.1條定期檢測(cè)的規(guī)定。a)提供洞體應(yīng)變觀測(cè)儀器靈敏度、分辨力、線性度、漂移量、最大誤差、動(dòng)態(tài)范圍等指標(biāo)的檢b)提供洞體應(yīng)變觀測(cè)儀器傳遞函數(shù)檢測(cè)，給出傳遞函數(shù)表達(dá)式(零、極點(diǎn)序列);5c)提供洞體應(yīng)變觀測(cè)儀器比測(cè)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)條件應(yīng)滿足下列要求：b)檢測(cè)環(huán)境噪聲應(yīng)不大于被測(cè)儀器鑒別力；c)觀測(cè)洞室應(yīng)滿足DB/T8.1—2003的要求并至少能同時(shí)并列安裝同型號(hào)的兩臺(tái)洞體應(yīng)變觀測(cè)儀d)位移發(fā)生器(應(yīng)變儀檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)源)的位移量程0.1μm～100μm,并能在0.1s時(shí)間內(nèi)提供1/2儀器量程的階躍；e)位移長(zhǎng)度檢測(cè)設(shè)備分辨力不低于10??m,應(yīng)每年在質(zhì)量監(jiān)督機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢定和校準(zhǔn)；g)建立檢測(cè)技術(shù)規(guī)程。兩臺(tái)或以上同型號(hào)儀器的對(duì)比觀測(cè)方法及要求如下：a)儀器并列地安裝在同一洞室內(nèi)相同儀器墩上，間距不超過100cm,連續(xù)記錄不少于22d;b)對(duì)記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)處理，當(dāng)相關(guān)系數(shù)大于90%時(shí)，一致性好；當(dāng)相關(guān)系數(shù)在80%～90%時(shí)，一致性合格；當(dāng)相關(guān)系數(shù)小于80%時(shí)，應(yīng)對(duì)儀器進(jìn)行檢修。8觀測(cè)站設(shè)置方法8.1觀測(cè)儀器布設(shè)8.1.1測(cè)量基線洞體應(yīng)變測(cè)量基線布設(shè)應(yīng)符合下列要求：a)測(cè)量基線不應(yīng)跨斷層安裝；b)測(cè)量基線按正北南(地理方位角0°)、正東西(地理方位角90°)二方向互相垂直布設(shè)；c)若受洞室條件限制，測(cè)量基線的方位可適當(dāng)放寬要求，但兩分量夾角應(yīng)在60°~120°之間；d)在洞室條件允許時(shí)，應(yīng)布設(shè)第三分量觀測(cè)，第三分量宜與北南、東西分量成45°夾角，使觀測(cè)結(jié)果可解算平面應(yīng)變?nèi)至俊?.1.2組合觀測(cè)布設(shè)洞體應(yīng)變觀測(cè)與其他形變觀測(cè)手段組合觀測(cè)時(shí)應(yīng)符合下列要求：a)觀測(cè)站宜有傾斜、GPS觀測(cè)手段，以獲得寬頻域、多參量的地形變觀測(cè)信息；c)同臺(tái)或近距離布設(shè)時(shí)，分量式鉆孔應(yīng)變儀器的觀測(cè)分量宜與洞體應(yīng)變儀器的觀測(cè)分量方位角一8.2輔助觀測(cè)項(xiàng)設(shè)置洞體應(yīng)變觀測(cè)站應(yīng)設(shè)置氣壓、降水量、氣溫、洞室溫度等輔助觀測(cè)項(xiàng)并符合下列要求：6a)洞室溫度觀測(cè)分辨力0.01℃;b)氣壓觀測(cè)分辨力0.1hPa;c)降水量觀測(cè)分辨力1mm;d)輔助觀測(cè)數(shù)據(jù)采樣率宜與主測(cè)項(xiàng)一致；e)在江河、湖泊、水庫附近進(jìn)行觀測(cè)時(shí)，宜增加對(duì)江河、湖泊、水庫水位變化的觀測(cè)，在沿海觀f)當(dāng)觀測(cè)站附近有抽(注)水井工作時(shí)，應(yīng)建立抽(注)水記錄，有條件時(shí)宜記錄地下水位變化量。洞體應(yīng)變觀測(cè)網(wǎng)由一定空間范圍內(nèi)分布的若干洞體應(yīng)變觀測(cè)站組成，依據(jù)其功能和技術(shù)要求分為洞體應(yīng)變觀測(cè)站(點(diǎn))在全國的布設(shè)應(yīng)符合DB/T40.1—2010中第6章的要求。a)斷層、斷裂帶、地震帶、地震斷裂帶等附近的洞體應(yīng)變觀測(cè)站，應(yīng)考慮滿足地質(zhì)、地貌地形條a)火山、大型水庫等專用洞體應(yīng)變觀測(cè)站布設(shè)，應(yīng)綜合空間范b)設(shè)立二個(gè)及以上的觀測(cè)站時(shí)，根據(jù)監(jiān)測(cè)區(qū)域的范圍、構(gòu)造環(huán)境等，宜采用對(duì)稱布設(shè)模式。a)在我國沿海的近海岸布設(shè)洞體應(yīng)變觀測(cè)站，應(yīng)選擇規(guī)避海潮影響大的區(qū)域，我國典型地區(qū)海潮影響參見DB/T45—2012附錄C中的C.2條；b)沿海觀測(cè)站應(yīng)避開狹窄海灣和復(fù)雜海底地形附近的地點(diǎn)；c)應(yīng)布設(shè)從沿海至內(nèi)陸延伸的用于研究海洋潮汐負(fù)荷影響的多條應(yīng)變觀測(cè)剖面站；d)剖面測(cè)站應(yīng)選在地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單和地形平坦的地區(qū)，避開表面地形復(fù)雜和地下構(gòu)造非各向同性較7洞體應(yīng)變觀測(cè)數(shù)據(jù)包括原始數(shù)據(jù)和產(chǎn)出數(shù)據(jù)，觀測(cè)數(shù)據(jù)分類方法參見DB/T11.1—2007和DB/Ta)洞體應(yīng)變觀測(cè)儀器直接產(chǎn)出的物理量時(shí)間序列數(shù)據(jù)，吐出率宜不低于1次每分；b)氣壓、洞溫等輔助測(cè)項(xiàng)產(chǎn)出的時(shí)間序列數(shù)據(jù)，吐出率宜不低于1次每分。洞體應(yīng)變各觀測(cè)分量經(jīng)過預(yù)處理后的時(shí)間序列數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)吐出率與原始數(shù)據(jù)相同或相對(duì)應(yīng)。觀測(cè)數(shù)據(jù)預(yù)處理要求見DB/T45—2012中的附錄F。由各分量預(yù)處理數(shù)據(jù)計(jì)算得到的時(shí)均值、日均值、五日均值數(shù)據(jù)序列，產(chǎn)出周期分別宜不大于由洞體應(yīng)變各分量連續(xù)時(shí)均值數(shù)據(jù)序列進(jìn)行應(yīng)變固體潮調(diào)和分析計(jì)算出的周日潮波分量K?、0?、Q?、M?、J?,半日潮波分量M?、S?、N?、2N?、L?的潮汐因子、相位滯后及其誤差等一組數(shù)據(jù)，產(chǎn)出本標(biāo)準(zhǔn)推薦采用以最小二乘法為基礎(chǔ)的維尼狄可夫(Venedikov)調(diào)和分析方法，計(jì)算公式參見附錄H中的H.1條。用時(shí)均值進(jìn)行固體潮調(diào)和分析計(jì)算，獲得的半日潮波M?的潮汐因子相對(duì)中誤差、相位滯后誤差等一組評(píng)定應(yīng)變固體潮觀測(cè)數(shù)據(jù)內(nèi)在精度的數(shù)據(jù)指標(biāo)。誤差精度計(jì)算參見附錄H中的H.2條。用一年的日均值數(shù)據(jù)或五日均值數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算并判斷觀測(cè)數(shù)據(jù)長(zhǎng)趨勢(shì)穩(wěn)定性內(nèi)在精度的定量指標(biāo)。計(jì)算方法參見附錄H中的H.3條。觀測(cè)日志記錄每日儀器狀態(tài)、數(shù)據(jù)情況、環(huán)境變化等信息，產(chǎn)出周期宜不大于1d。8DB/T46—2012時(shí)均值數(shù)據(jù)yn為時(shí)段t內(nèi)整點(diǎn)0分及前后各30個(gè)分鐘值數(shù)據(jù)y?)的平均值。j——分序號(hào)：-30,-29,…,-1,0,1,…,28,29,30;t——小時(shí)序號(hào)，值可取：0,1,…,23;r——日期序號(hào)，值可?。?,2,3,…20,…。T——一年中五日均值的序號(hào)，取1,2,…,73;i——從1月1日起全年日均值的排序號(hào)，取1,2,…,365。DB/T46—20129原始數(shù)據(jù)應(yīng)滿足10.2條和8.2條的要求，當(dāng)出現(xiàn)異常時(shí)，應(yīng)結(jié)合輔助觀測(cè)資料排除氣壓、降水、a)繪制日均值曲線，當(dāng)出現(xiàn)異常年變、異常偏離大于n倍中誤差、持續(xù)時(shí)間不小于三個(gè)月的變b)繪制月潮汐因子曲線，當(dāng)出現(xiàn)異常變化，且偏離值大于n倍中誤差時(shí)、持續(xù)時(shí)間不小于三個(gè)月c)時(shí)均值序列小波分析曲線在周期三個(gè)月或更低頻帶上出現(xiàn)顯著、持續(xù)的異常變化，變化值大于d)n值的確定可根據(jù)序列屬性、噪聲水平、變化背景等，在[1,3]值域內(nèi)選取。以分鐘采樣或更高頻率采樣的洞體應(yīng)變觀測(cè)記錄曲線中，出現(xiàn)連續(xù)增粗且增粗值大于n倍序列中誤差值、并持續(xù)三小時(shí)以上變化，可判別其數(shù)據(jù)出現(xiàn)短期高頻變化異噪聲水平、變化背景等，在[1,3]值域內(nèi)選取。識(shí)別觀測(cè)數(shù)據(jù)存在異常變化，應(yīng)檢查并確認(rèn)儀器運(yùn)行狀況(見7.2.2條),在觀測(cè)日志中對(duì)儀器運(yùn)行狀態(tài)和是否存在干擾影響進(jìn)行備注和說明，記錄(資料性附錄)觀測(cè)儀器的傳遞函數(shù)是表達(dá)輸入量與相應(yīng)輸出量之間頻率特性的函數(shù)，通常也可以用幅頻特性與相頻特性曲線來描述。圖A.1是典型的二階低通、測(cè)量動(dòng)態(tài)范圍80dB的系統(tǒng)的幅頻特性與相頻特性根據(jù)乃奎斯特采樣定理，采樣率必須大于或等于信號(hào)最高頻率的2倍。當(dāng)不能滿足這一定理時(shí)，原信號(hào)與采樣信號(hào)重疊將會(huì)產(chǎn)生混疊信號(hào)?；殳B信號(hào)周期從2倍采樣周期到直流都有可能存在，且幅度與原信號(hào)相同，將沒有辦法從采樣信號(hào)恢復(fù)原信號(hào)波形。對(duì)于最大頻率為f的測(cè)量系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采樣率f。滿足f>2fh的條件就能恢復(fù)原信號(hào)，如果考慮裕量，需要f——阻尼系數(shù)0.707——阻尼期數(shù)2頻率裕量阻尼系數(shù)-2過波帶迅帶增益裕量墮尼系數(shù)→過渡帶阻尼系數(shù)40.1阻尼系數(shù)=o7076頻率/Hz須帶幅值漸近線E阻尼源數(shù)=0.707避帶阻尼系販2:通帶如果洞體應(yīng)變儀器使用截止頻率為120s的二階低通濾波器，即頻帶為120s(0.0083Hz)～DC,在80dB動(dòng)態(tài)范圍的最高頻率為1.2s(0.83Hz),按照f=4f。的條件，觀測(cè)采樣率應(yīng)不低于3Hz,且在分析過渡帶(120s到1.2s)的信號(hào)時(shí)，要顧及儀器傳遞函數(shù)所反映的頻率衰減特性。采樣率為每分鐘1次所適應(yīng)的儀器最高頻率為0.004167Hz(240s)(按f?=4f.條件),即觀測(cè)頻率范圍為240s～DC。如果儀器實(shí)際頻帶范圍大于240s～DC,為保證無失真的數(shù)據(jù)采樣，可以采用兩a)應(yīng)按照傳遞函數(shù)所表達(dá)的頻率特性采用相應(yīng)的高頻采樣，采樣率的計(jì)算方法見A.2條；b)在不需要高頻信息時(shí)，數(shù)據(jù)采集器前應(yīng)采用截止頻率為240s(按照f>2f條件至少120s)的如圖A.1所示，通帶漸近線與過渡帶漸近線的交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的頻率點(diǎn)，就是轉(zhuǎn)折頻率w。(固有頻率或自然頻率),轉(zhuǎn)折點(diǎn)fn=w/2π,即系統(tǒng)傳遞函數(shù)的極點(diǎn)。由二階傳遞函數(shù)公式當(dāng)阻尼系數(shù)為0.707時(shí)，其增益-3dB的頻率即截頻(N是傳遞函數(shù)的階數(shù))得到-80dB處的頻率為起始頻率w。的100倍：wn=100w。=100w,即波特圖在-80dB處對(duì)應(yīng)的頻率f?=w?/2π為最大頻率。采樣頻率DB/T46—2012(資料性附錄)伸縮儀工作原理洞體應(yīng)變觀測(cè)采用伸縮儀測(cè)量?jī)牲c(diǎn)間距離的相對(duì)變化。伸縮儀的基本工作原理是：以線膨脹系數(shù)極小的材料作測(cè)量基線，基線一端(固定端B)固定安裝在儀器墩上(稱為固定墩),另一端(測(cè)量端A)與位移傳感器一起置于另一個(gè)儀器墩上(稱為測(cè)量墩),如圖B.1所示。在洞體密封較好、溫度變化限制在特定范圍的條件下，視基線長(zhǎng)度不變。當(dāng)?shù)貧r石發(fā)生壓縮或拉伸變化，反映為固定墩與測(cè)量墩之間距離發(fā)生變化時(shí)，位移傳感器將此間距變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出，通過計(jì)算可得到地殼表面A、B兩點(diǎn)間的相對(duì)變化量即水平線應(yīng)變：傳感器B傳感器BA前置放大器校準(zhǔn)裝置校準(zhǔn)裝置測(cè)量端數(shù)采與控制器地震標(biāo)準(zhǔn)圖B.1伸縮儀工作原理示意圖(資料性附錄)對(duì)于應(yīng)變固體潮理論值，不能采用剛體地球模型進(jìn)行計(jì)算，只能從真實(shí)地球的平均狀態(tài)出發(fā)。根據(jù)固體潮理論，所有物理過程都可以通過日月引潮位來表示，假Vn——起潮力位中的n階位。固體潮應(yīng)變分量為張量，在三維均勻彈性介質(zhì)中具有六個(gè)應(yīng)變分量，而在彈性地球固體潮起潮力將式(C.1)代入式(C.2),可得地表面的應(yīng)變分量為：對(duì)于實(shí)際應(yīng)用，引潮力位的級(jí)數(shù)展開公式一般取至三階足夠，月亮取至三階位，太陽取至二階位，t——天體的時(shí)角。h—太陽平黃經(jīng)；p—月亮近地點(diǎn)平黃經(jīng)；P?——太陽地點(diǎn)(或近日點(diǎn))平黃經(jīng)；T——自2000年1月1日00算起的儒略世紀(jì)時(shí)，即：th、tm、t,——計(jì)算時(shí)刻(北京時(shí))的小時(shí)、分、秒。將引潮力位表達(dá)式(C.4)代入式(C.3),并代人有關(guān)的天文常數(shù)，得到地表面各水平線應(yīng)變分在圖C.1,由(φ,λ)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換成(ξ,η)坐標(biāo)系的應(yīng)變分量公式為：在圖C.2,由(θ,λ)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換成(ξ,η)坐標(biāo)系的應(yīng)變分量公式為：0(資料性附錄)圖D.1是位錯(cuò)模式幾何圖，右手直角坐標(biāo)系O-xyz為斷層坐標(biāo)系，原點(diǎn)0位于地面，Oyz平面將斷層分為兩個(gè)相等的部分。Oz軸垂直于地面，方向向上，Ox軸平行于斷層走向，U?、U?、U?分別為斷層上點(diǎn)的走滑位錯(cuò)、傾滑位錯(cuò)和拉張位錯(cuò)分量，也是位錯(cuò)向量沿矩形位錯(cuò)面和其法線上的第i(i=1,2,3)個(gè)分量；各分量的方向以上盤相對(duì)下盤的運(yùn)動(dòng)為準(zhǔn)。L表示斷層的半長(zhǎng)度，W為斷層寬度，ZD.1點(diǎn)源位錯(cuò)模型地應(yīng)變計(jì)算公式D.1.1走滑斷層傾滑斷層拉張斷層式中：λ和μ——拉梅常數(shù)；u——在點(diǎn)(51,52,53)的第j個(gè)方向上的作用力F在地表一點(diǎn)(x?,x?,x?)產(chǎn)生的位移的第i個(gè)分量；q=ysinδ-dcD.2矩形位錯(cuò)模型地應(yīng)變計(jì)算公式R2=ζ2+η2+q2X2=ξ2+q2地震標(biāo)準(zhǔn)/DB/T46—2012(資料性附錄)E.1主應(yīng)變及其方向計(jì)算設(shè)在某一方向與x正半軸成α角的方向上的線應(yīng)變?yōu)棣?,剪應(yīng)變?yōu)棣胊,則根據(jù)彈性力學(xué)中的摩爾圓定理可按下式進(jìn)行計(jì)算：81和ε2(設(shè)ε?>6?)一主應(yīng)變值；θ——最大主應(yīng)變?chǔ)?軸與x正半軸之間的夾角，稱為最大主應(yīng)變軸的定向角，并約定由x正半軸為了確定ε1、E?和θ,必須在第三個(gè)方向上進(jìn)行應(yīng)變觀測(cè)，設(shè)該方向與x軸夾角為Ω,根據(jù)式(E.1),可導(dǎo)得正東西、正南北以及Ω方向上的線應(yīng)變分別為：如果伸縮儀按正南北、正東西和NW45°或SE45°方向安裝，即Ω=135°或-45°,則式(E.2)變地殼介質(zhì)中任意一點(diǎn)處的主應(yīng)變?chǔ)?、82及其定向角θ是與坐標(biāo)系的選擇且與θ角正負(fù)號(hào)的約定無關(guān)的應(yīng)變不變量，任意兩個(gè)相互正交方向上的線應(yīng)變觀測(cè)值之和亦為該點(diǎn)處的一個(gè)不變量，該不變量等于(ε?+E?),為該點(diǎn)處的面應(yīng)變，可利用此性質(zhì)對(duì)主應(yīng)變計(jì)算值進(jìn)行可靠性檢驗(yàn)。剪應(yīng)變?yōu)榉怯^測(cè)量，當(dāng)使用三分量應(yīng)變觀測(cè)值計(jì)算出ε?、E2和θ后，可由(E.1)式計(jì)算剪應(yīng)變(規(guī)范性附錄)洞體應(yīng)變觀測(cè)儀器——伸縮儀的傳遞函數(shù)檢測(cè)可采用階躍響應(yīng)法，即利用位移發(fā)生器產(chǎn)生一個(gè)合適大小的階躍信號(hào)模擬儀器所感受到的地面運(yùn)動(dòng)，由于階躍信號(hào)是一個(gè)連續(xù)頻譜的寬頻帶信號(hào)，可以W?！獰o阻尼振蕩頻率(自然頻率);K—增益，由F.2條測(cè)試得到；a)欠阻尼(0<ξ<1)二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)：b)臨界阻尼(ξ=1)二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)：c)過阻尼(ξ>1)二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)：DB/T46-2012根據(jù)儀器的階躍響應(yīng)記錄數(shù)據(jù)求取wn、ξ,得到不含增益K的二階傳遞函數(shù)的表達(dá)式；再綜合上檢測(cè)設(shè)備包括位移發(fā)生器、高速數(shù)據(jù)采集器和整套伸縮儀，設(shè)備連接見圖F.1。個(gè)圖F.1傳遞函數(shù)檢測(cè)設(shè)備連接圖傳遞函數(shù)的測(cè)試步驟如下：a)伸縮儀及其位移發(fā)生器按照觀測(cè)方式安裝并進(jìn)人正常工作；b)伸縮儀的輸出信號(hào)接人高速數(shù)據(jù)采集器；a)將數(shù)據(jù)采集器記錄的數(shù)據(jù)描繪成曲線，目測(cè)曲線是否符合階躍響應(yīng)的一般規(guī)律，如果明顯不b)對(duì)輸出記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理，得到去掉增益K的單位階躍響應(yīng)曲線。歸一化處理方法：把階躍響應(yīng)數(shù)據(jù)的起點(diǎn)當(dāng)作0、把階躍響應(yīng)的穩(wěn)態(tài)值當(dāng)作1,將所有數(shù)據(jù)的大小按照相應(yīng)的比c)最小二乘法擬合計(jì)算。以單位階躍響應(yīng)公式計(jì)算階躍響應(yīng)理論曲線，用該理論曲線對(duì)測(cè)試記錄數(shù)據(jù)的單位階躍響應(yīng)進(jìn)行擬合：通過改變理論曲線的ξ和wn值，用最小二乘法求出理論曲線與記錄數(shù)據(jù)之間的殘差。當(dāng)擬合殘差的均方根值達(dá)到最小值且該值小于0.001時(shí)，即認(rèn)為該理d)判斷記錄數(shù)據(jù)曲線的ζ的范圍是大于1或小于1;e)如ξ<1,采用單位階躍響應(yīng)公式(F.2)和步驟c)的方法對(duì)記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合計(jì)算；f)如ξ>1,采用單位階躍響應(yīng)公式(F.4)和步驟c)的方法對(duì)記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合計(jì)算；g)如步驟e)、f)兩項(xiàng)均無法擬合，則可能表明ξ=1,采用單位階躍響應(yīng)公式(F.3)和步驟c)F.2.1靈敏度檢測(cè)設(shè)備伸縮儀靈敏度檢測(cè)設(shè)備包括激光干涉儀、位移發(fā)生器、數(shù)字電壓表和伸縮儀，見圖F.2。位移發(fā)生器即線應(yīng)變?cè)隽堪l(fā)生器(伸縮儀的校準(zhǔn)裝置)與儀器基線在同一直線上，應(yīng)變?cè)隽坎恍∮凇鱴=5×10-?,與位移發(fā)生器連接的是激光干涉儀的反射鏡與干涉鏡，由經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)溯源傳遞的激光干涉儀測(cè)定圖F.2伸縮儀靈敏度測(cè)試設(shè)備示意圖檢測(cè)步驟如下：a)伸縮儀在滿足日常工作的觀測(cè)環(huán)境條件下進(jìn)人正常工作；b)通過位移發(fā)生器給伸縮儀加(減)一個(gè)應(yīng)變量，使儀器從起始位置x?往測(cè)到x?,得到位移變d)位移發(fā)生器再減(加)一個(gè)變量，儀器由x?返測(cè)到x?,得到△x?=x?-x?和△y?=y?-y?;e)重復(fù)步驟b)～d),共得到10個(gè)位移變化△x;和10個(gè)輸出變化量△y;。f)測(cè)量過程應(yīng)避免測(cè)試設(shè)備的隙動(dòng)差，靈敏度及其平均值按式(F.5)和式(F.6)計(jì)算：伸縮儀在臺(tái)站運(yùn)行工作期間的定期格值(靈敏度)檢測(cè)是以儀器自帶的校準(zhǔn)裝置作為位移發(fā)生器，如果實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)時(shí)使用伸縮儀的校準(zhǔn)裝置作位移發(fā)生器，則同時(shí)得到校準(zhǔn)裝置靈敏度的檢測(cè)應(yīng)至少重復(fù)操作3次以上，取其平均值作最終結(jié)果。(規(guī)范性附錄)a)數(shù)據(jù)采集器、正弦波發(fā)生器和頻譜分析儀應(yīng)在日常觀測(cè)方式及環(huán)境下工作不少于一天；b)通過正弦波發(fā)生器逐次輸出幅度相同、頻率c)頻譜分析儀依次對(duì)數(shù)據(jù)采集器的輸出進(jìn)行分析。b)在輸出信號(hào)的頻譜中，如果除了與輸入信號(hào)頻率相同的信號(hào)(主信號(hào))外，還有其他頻率的a)數(shù)據(jù)采集器、標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)發(fā)生器應(yīng)在日常觀測(cè)環(huán)境下工作不少于一天；b)由標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)發(fā)生器給數(shù)據(jù)采集器輸入端送入一個(gè)直流電壓信號(hào)，記錄數(shù)據(jù)采集器的輸出；c)重復(fù)步驟b),逐次線性地增大或縮小輸入電壓信號(hào)的幅度；d)記錄每次數(shù)據(jù)采集器的輸出。采用最小二乘法擬合曲線，按式(G.1)～式(G.6)計(jì)算擬合曲線的系數(shù)。a=y-bx………………式中：x;——標(biāo)準(zhǔn)電壓給定值；y;——數(shù)字電壓表測(cè)量值；n—測(cè)量點(diǎn)數(shù)；b——線性擬合直線方程系數(shù)(即數(shù)據(jù)采集器的轉(zhuǎn)換系數(shù));Ly、Lx—擬合方程系數(shù)。G.3.3計(jì)算線性偏差值由擬合系數(shù)計(jì)算擬合值：偏差值計(jì)算：(△y;)集合中最大值△ym即為在量程△yrs=b(xn-x;)中的線性偏差最大值，按式(G.9)計(jì)算線性度：G.3.4檢測(cè)結(jié)果判定若線性度誤差.1%時(shí)，判定為合格。DB/T4