在区域构造上，三峡重庆地区毗邻川滇交界的东部地区，其境内有两条规模较大的断裂通过，即七曜山-金佛山断裂和方斗山断裂，其中七曜山-金佛山断裂穿过石柱-忠县地区，是三峡库区重庆段的主干断裂之一。目前对三峡重庆地区开展地壳应变观测的仪器主要有两类：一类测量基线长度的变化，如伸缩仪、激光应变仪；另一类为测量钻孔形变的钻孔应变仪。钻孔应变仪具有受地表影响小、精度高、频带宽等优点，仪器探头均安装于钻孔下数十米、近百米的基岩中，以水平面应变状态的观测为主，通过对地层内部应变状态随时间连续变化的精细观测，发现和掌握地壳应变的时空分布与变化规律。重庆市地震局沿长江布设了6个RZB-2电容式钻孔应变仪，该仪器拥有4个径向位移传感器，均两两相差45°，按照“米”字型结构4等分布置。4个不同方向的测值可以构成两组相互正交的孔径变化，用以检测钻孔应变仪测值的可靠性。

对钻孔应变资料的处理与分析，前人作了很多工作。邱泽华等^[1]指出钻孔应变数据在分析中存在的问题，并提出数据处理中应该注意的理论和应变计算方法；邱泽华等^[2-4]针对四分量钻孔应变观测资料的使用，讨论实际观测资料的相对标定和绝对标定；王紫燕等^[5]基于福建漳州台四分量钻孔应变资料计算测区应变参数；唐磊等^[6]提出钻孔应变观测数据不同时间尺度的自检方法。本文利用前人^[7]在钻孔应变资料自检、可靠性分析及数据标定等方面的研究成果，对三峡重庆地区四分量钻孔应变观测资料进行可靠性分析，并在此基础上，对其增量观测数据(选择某个时间点的观测值为基准，将所有观测值减去该基准得到相对观测量)进行相对标定，计算出各站点的面应变序列及该测区的主应变变化方向，分析三峡重庆地区相应测区的相对应变状态和形变特征。

1 观测资料可靠性分析与相对标定

三峡重庆地区的四分量钻孔应变于2009年开始正式观测，6套四分量钻孔应变仪器运行稳定，观测资料连续，记录的固体潮和地震波信息清晰。由于四分量钻孔应变仪观测的是地壳应变某时段内的相对变化值，只能用来确定某一指定时段间的应变变化，因此分析钻孔应变观测资料应采用观测值在指定时间段内的增量数据^[1]。本文以三峡重庆地区6个钻孔应变观测资料2009-01-01~2015-03-01期间的增量观测值为基础，进行相应的计算处理(其中，垫江新民台由于孔壁问题在2010年进行了水泥灌浆改造，故该台数据基准为2011-01-01~2015-03-01)。在具体计算过程中，李光科等^[8]通过重庆6个钻孔应变仪与水位、气压的相关系数及回归系数，进行了去除水位、气压对应变观测影响的研究，结果表明钻孔水位及气压对该地区钻孔应变资料的影响是短期的，对钻孔观测的长趋势变化没有影响，故本文在6 a时间尺度的计算中没有消除钻孔水位及气压对钻孔应变资料的短期影响。同时为了更好地对观测数据进行质量评价，全部采用钻孔应变日均值进行处理分析^[5]。

理论上，四分量钻孔应变观测中的两两相互正交的观测值之和应相等(s₁+s₃=s₂+s₄，其中s₁、s₂、s₃、s₄为元件的观测值)，然而在实际观测中，探头与围岩的耦合无法满足理想状态，4个分量的观测格值存在一定偏差，因此需要对4个分量观测值进行校正处理，使其满足检核条件。令

(1)

根据四分量钻孔应变特性，应该有：

(2)

将4个分量观测值s_i代入式(2)，令任意一个k₁=1，从而反演得到其他k_i。依次令不同的k_i=1，可以得到4组k_i(i=1, 2, 3, 4)，取其平均值作为最终反演结果，k_i的均值称为相对校正系数^[1-2]。

理论上观测值S_i与s_i是线性关系，与k_i是一个常量，但是实际观测受多种因素的影响，从而导致两者非线性，k_i的数值是变化的。为了使该研究更加精确，需要根据实际问题，按照不同时间段，对观测值校正系数进行计算^[2]。本文通过对四分量增量观测数据逐月进行相对校正，运用四分量钻孔应变的自检特性，对比分析相对校正前后的面应变相关系数，从而得出各站点钻孔应变观测资料的可靠性^[7]。

图 1绘制的是2009-01~2015-03的增量观测数据相对校正前(图 2(a))与校正后(图 2(b))的两组面应变观测变化曲线(面应变1对应的是S₁+S₃，面应变2对应的是S₂+S₄)。结合表 1可知，各站点两组面应变相关系数校正前均值达到0.90，表明三峡重庆地区各钻孔应变观测数据在研究时段内能较好地满足自检关系，符合四分量钻孔应变观测原理，观测资料质量可靠；对观测数据进行相对校正后，两组面应变相关系数均得到不同程度的提高，均值达到0.93(见表 1)，说明利用钻孔应变观测数据进行后续其他方面的研究时，对观测数据进行相对标定是有必要的。图 1中的垫江新民台(图 1(b))的高频信号，经分析认为系井孔灌浆后围岩缝隙所致，梁平复平台(图 1(c))的高频信号则是由于该处每年夏季降水很多，致使钻孔水位发生较大变动，从而导致钻孔应变短时间内同步变化明显^[8]。与此同时，重庆地区6个钻孔应变观测已有6 a多，经过相对校正后4个分量数据变化趋势基本趋于一致，可以认为该数据已不受漂移影响。

对比校正前后的面应变变化曲线还发现(图 1)：垫江新民台(图 1(b)校正后)及万州台(图 1(f)校正后)在2013-02面应变1与面应变2发生了交叉，2013-07-15在距离垫江新民台95 km、距离万州台57 km的石柱地区发生了M_L4.5地震，震后垫江新民台面应变于2014-01恢复震前状态，万州台则没有恢复，而距离震中只有15 km的石柱台却无类似的变化。2013年全年垫江新民台及万州台设备工作正常，相应的钻孔水位及气压均无异常变化，上述面应变的异常变化是否系地震前局部应力状态的改变所致，还有待深入研究。

通过上述相对标定后，各钻孔应变观测数据质量均得到提高，在此基础上依据式(3)可以计算得出最大主应变方位角(θ为我们假定的观测元件s₁的方位角)：

(3)

式中，S_i(i=1, 2, 3, 4)为相对标定后的4个分量观测值。

图 2为各站点以正北方向顺时针为序所得的主应变方向变化时间序列。结果显示，除了2009年由于设备处于观测初期，该年三峡重庆地区的6个钻孔观测的主应变方向波动较大外，其他时间段均较稳定，说明在所选研究时间段内，三峡重庆地区各钻孔测点的应变状态总体较为稳定，其中垫江新民台由于井孔重新灌浆，2011年初始阶段波动也较大。

为了更好地展示研究时段内各站点的形变特征，对主应变方向变化的时间序列取均值^[9-10]，结合图 1中各钻孔应变站点相对基准时间点的面应变趋势特征绘制图 3。结果表明，在研究时段内，三峡重庆地区靠近长江的5个钻孔应变站点相对基准时间点均呈现压性特征，而巴南石龙台呈现张性特征，其中奉节红土台、梁平复平台、万州台的压应变方向与重庆新生代构造应力场^[11]的主压应力方向以及通过GNSS数据所得的主应变方向基本一致^[12]；巴南石龙台呈现张性特征，石柱台及垫江新民台的主应变方向与区域构造应力场方向不一致，体现出三峡重庆地区存在个体差异。

2 结语

本文基于三峡重庆地区的6个钻孔应变仪观测近6 a的数据，通过相对校正后的增量观测值，计算各观测点的应变参数。结果表明，该地区的钻孔应变资料是可靠的，其观测数据能较好地反映测区的应变状态。各测点相对基准时间点的应变参数序列表明，三峡重庆地区整体呈现压性特征，其主压应变优势方向为NWW向，其中5个钻孔应变呈现压性，1个钻孔应变呈现张性，其主应变方向与三峡重庆地区区域构造的应力场基本一致，但也存在个体差异。本文的研究时间段有6 a，在数据处理过程中因侧重长趋势研究，没有消除钻孔水位、钻孔气压及降水的影响，或多或少对结果都会有一定的影响。通过对每个钻孔应变观测相应影响时段建立更为完善的模型，消除上述影响因素，将会得到更为细致、精确的研究结果，这也是三峡重庆地区钻孔应变今后研究的重点。

致谢: 本文研究得到唐磊和王紫燕同志的大力支持与帮助，在此谨表诚挚谢意！