0 引言

钻孔体应变能够观测地壳应变状态随时间的连续变化（中国地震局监测预报司，2003）。为了提高山东省钻孔应变观测台网监测效能，近几年，山东省地震局陆续在东平、邹城、陵阳等地震台安装体应变仪，目前已产出比较连续的体应变观测资料。本文从以下3方面着手分析体应变仪运行质量及影响因素：①从仪器安装和运行维护方面加以跟踪；②从数据曲线形态判断是否正常；③从观测精度看是否达到要求。通过以上分析，找出体应变仪稳定性影响因素。

1 仪器安装和标定维护 1.1 仪器安装和井孔信息

东平地震台于2013年12月12日安装体应变仪，观测资料日变固体潮清晰，质量较好，于2015年6月接入山东省地震局前兆台网临时数据库，产出连续资料。邹城和陵阳地震台2015年底安装体应变仪，数据即接入临时数据库。各观测井孔基本信息见表 1。

1.2 标定

东平、邹城和陵阳地震台体应变仪安装运行一段时间后，需按要求进行标定。标定公式为

Η = σ₀ /ΔU

式中，标准应变幅度σ₀为出厂值。根据公式，只需计算标定前后电压差值即可。标定结果见表 2。

2 观测记录特征 2.1 地震记录

2016年11月13日19时02分，在新西兰（42.53°N，173.05°E）发生8.0级地震，东平、陵阳、邹城地震台体应变仪均记录到明显地震波形，见图 1。

2.2 月连续曲线和月漂移量

绘制东平、陵阳、邹城地震台2016年10月体应变观测数据连续曲线，并计算观测数据月漂移量（10月31日24时与10月1日00时读数的差值），见图 2和表 3。

从图 2、表 3可见，3个地震台中东平台体应变观测曲线稳定，月漂移量最小，仅357×10^-9；陵阳、邹城台月漂移量较大，均呈正向压性漂移；邹城台漂移量达2 595.8×10^-9，日平均漂移量达84×10^-9，从图 1仍可见完整的日变固体潮汐。

2.3 连续率

计算2016年10—12月3个地震台体应变观测数据连续率，计算时段无较长时间缺测，连续率较高，统计结果见表 4。

3 观测精度

对于固体潮观测值相对其理论值的偏离，通常可使用基于最小二乘法的维尼迪柯夫调和分析方法，计算各台体应变潮汐因子及相对误差（精度），以此判断观测数据质量。

选取东平、邹城、陵阳地震台2016年10月至2017年3月的体应变观测记录，对部分数据整点值做粗差剔除处理，对于较大幅度畸变予以去除，应用Venedikow调和分析方法，对整点值数据进行统计。半日波M₂波潮汐因子、潮汐因子中误差和相对误差结果见表 5。

由表 5可见：①体应变仪潮汐因子比较稳定，如：东平地震台2016年10月至2017年2月潮汐因子基本稳定在1.90±0.02（2017年3月较低），邹城地震台在0.90±0.01以内，陵阳地震台在1.28±0.02以内；②潮汐因子中误差和相对误差各地震台相差较大；③以相对误差来评定观测仪器精度，可知东平地震台观测精度（相对误差）较好，2017年2月相对误差为0.006 5，观测精度最佳，6个月相对误差平均值达0.007 8，达到全国优秀水平，在山东省体应变观测台站中，观测质量仅次于泰安和青岛地震台。邹城地震台2016年12月观测精度达0.008 4，其他月份受生活用井抽水干扰，观测精度约0.01。陵阳地震台6个月观测精度基本稳定在0.01左右，只有2017年3月精度较差。

参考各地震台钻孔应变仪安装条件（表 1），可知钻孔条件与资料产出精度有一定关系；岩性、破碎或裂隙的存在等均对观测精度有一定影响。从钻孔岩性和完整性分析，东平地震台井孔岩段虽存在2段破碎（在0—20 m深度段岩石软且破碎、42—52 m深度段有大量破碎和裂隙），但观测井52—70 m深度段岩石硬度较好，为完整深灰色花岗岩，探头即安装在该深度段63.8 m处，距裂隙10 m以上，在非降雨季节，观测资料不受裂隙破碎的影响，观测精度在3套仪器中最高，最佳可达0.006 5；邹城地震台基岩为较完整花岗岩，最佳观测精度也能达到0.008 4；陵阳地震台观测精度稍低，尤其是2017年3月，精度仅0.029 6，较其他月低。

4 影响因素

钻孔体应变可以观测到丰富的地壳应变信息，由于各地震台站井孔条件、观测环境不同，体应变仪记录的固体潮受到很多因素干扰，如：气压、水位扰动、雷雨等（陈小云等，2015；刘川琴等，2016）。山东省3套体应变仪运行也受到抽水、故障、降雨等因素影响。

4.1 东平地震台

东平地震台体应变于2015年6月29日接入临时数据库，每日按要求进行数据预处理，试运行一段时间后，考察观测数据连续曲线及观测质量，于2016年10月正式入库管理。

东平地震台体应变受降雨影响，曲线变化较明显，在集中降雨后呈压性上升变化，见图 3(a)。而井孔水位则上升明显，在降雨量达到50 mm左右时，井孔水位迅速上升，幅度可达5 m，见图 3(b)。雨季的频繁降雨使井孔水位涨落变化剧烈，从而影响观测精度，如：2017年6月精度仅0.037 4。因东平地震台无降雨测量装置，附所属地区泰安地震台的人降雨量作为参考，见图 3(c)。降雨后水位迅速上升的原因可能是，钻孔几乎无套管，仅在井孔顶部有90 cm的套管（规范要求套管至少10 m，或破碎井壁全程套管），因井孔存在2段裂隙，导致每次降雨雨水较迅速渗入井孔，致水位快速上升。

观测发现，该仪器每隔一段时间便存在1次较严重的曲线畸变现象，见图 4。分析认为，可能仍是井壁大量破碎裂隙导致岩块掉落所致。

4.2 邹城地震台

邹城地震台体应变观测数据漂移量较大，在月连续观测曲线上存在较大畸变，见图 5，畸变较大的观测资料精度低至0.1左右，如2016年4月精度仅为0.148 3，调查发现，应为该台站院内饮水井干扰所致（饮水井深100 m，在体应变井西南方向，相距约70 m）。除生活用水，2016年3—5月用于浇地和施工，取水量比较大，使钻孔应变日常观测受到较大影响。后减少浇地用水，干扰明显减小，观测精度明显提高，但至今仍存在一定程度的抽水干扰。如：2016年8月9日和10月8日均为抽水干扰，见图 6中的(b)、(c)图；降雨等干扰见图 6(a)，与抽水相反，呈负向张性变化。邹城地震台2016年10—11月观测精度分别为0.015 6、0.011 8，有明显改善，2016年12月达0.008 4，若控制饮水井用水，该台体应变观测资料精度还会提高。

4.3 陵阳地震台

陵阳地震台月曲线漂移量不大，日变固体潮完整规则，精度稳定在0.01左右，受降雨、气压短时影响。如：2016年10月2日03:00—17:00大雨，干扰曲线见图 7(a)。

2017年3月体应变观测精度较低，应为3月23日一定幅度的畸变所致，见图 7(b)，在2017年1月18日、2017年1月27日，也有类似畸变但幅度较小，见图 7(c)。查阅该地震台日志记录，无降雨等明显天气变化过程，未发现明显的环境干扰。调查发现，台站自用抽水井深约20 m，东北角养鸭棚内抽水井井深约30 m，台站与鸭棚直线距离约100 m。对比体应变观测资料，发现在相应抽水时段，体应变固体潮不受影响，是否与井孔裂隙有关，尚无定论，产生畸变的原因有待进一步查找。

5 结论

对东平、陵阳、邹城地震台钻孔体应变观测资料进行分析，认为东平、陵阳地震台日变固体潮汐曲线规则，月曲线形态明显，东平地震台受降雨影响，地下水位升降明显，2个地震台不定时段出现的一定程度的畸变干扰，应收集更多资料进行分析，以查明干扰原因。邹城地震台日变固体潮汐比较明显，压性漂移较大，受台站饮水井抽水影响较大，应尽量减小此类干扰。

通过对东平、邹城和陵阳地震台体应变记录观测精度的对比分析，认为：东平地震台观测资料精度较好，最佳月份观测精度达0.006 5，雨季受降雨影响，观测数据精度降低；陵阳地震台观测精度可达0.01，无明显干扰源，但存在不明原因的畸变干扰；邹城地震台受台站饮水井生活用水影响，观测数据精度较低。