0 引言

体应变观测是地震前地球物理观测的重要手段之一，在地震监测预报中发挥着重要作用，取得了许多研究成果，如：刘川琴等（2016）对体应变仪大地震同震形变响应进行了研究; 刘水莲等（2017）对永安地震台钻孔体应变地震响应能力进行了评估; 孟彩菊等（2017）对代县地震台体应变异常与山西地震带有感地震对应关系进行了分析。

在“十五”数字化网络项目中，临汾地震台（下文简称临汾台）配备TJ-Ⅱ型钻孔体应变仪用于体应变观测。该仪器于2005年3月安装，经试运行，于2008年1月1日正式并网运行，多年来运行良好，已积累大量体应变观测资料。近几年TJ-Ⅱ型钻孔体应变仪故障多发，经常出现不明原因的高频干扰、数据大幅突跳等现象。及时了解观测仪器的运行情况及产出资料质量，正确识别观测中存在的干扰因素，对准确提取地震前地球物理信息尤为重要。为此，对临汾台近几年TJ-Ⅱ型钻孔体应变仪观测资料进行系统分析，以便在资料处理时抓住关键规律，及时发现问题，为地震预测、预报提供准确的基础数据。

1 观测环境

临汾台位于临汾市尧都区以西约17 km处，临汾盆地西边缘，地处临汾凹陷龙祠沉降中心，紧靠控制盆地西缘罗云山断裂带的龙祠马头山断裂，该断裂断层长度约15 km，断层下盘出露的基岩为奥陶系中统马家沟组灰岩，断层上盘覆盖第四系洪积物及黄土。

体应变钻孔位于临汾台以西山梁上形变观测山洞洞口旁，钻孔岩性主要为灰岩，强度高，结构较完整，部分节理及裂隙被充填，充填物以长石为主。钻孔于2004年6月完工，孔斜1.5°，孔深70.35 m，终口径135 mm; 套管深度20 m，嵌入完整基岩8.3 m; 孔底沉渣厚度8 cm。井孔62 m以下基岩完整，探头下放深度70.30 m。

2 资料分析 2.1 观测资料质量评定 2.1.1 资料完整性分析

统计2015年至2018年9月临汾台体应变观测资料，分析数据连续率和完整率，结果见表 1。统计发现，临汾台体应变观测数据连续率及完整率较高，均大于99.5%，达到观测技术标准要求的优秀水平。

2.1.2 资料稳定性、可靠性分析

从体应变仪年零漂、调和分析和相对噪声水平指标，评价临汾台体应变仪观测数据稳定性及可靠性。

（1）年零漂分析。年零漂是用来衡量观测仪器及其墩基稳定程度或地壳继承性新构造运动的。采用日均值法求得2015年至2018年9月的年零漂值，见表 2，可发现，临汾台体应变资料的年零漂值有正负之分，并有逐年增大趋势。

（2）调和分析评价指标。按Venedikov调和分析方法，对2018年1—9月资料做调和分析，获得观测资料的M₂波潮汐因子，并以潮汐因子相对中误差作为内精度评价指标，见表 3。由表 3可见，在2018年1—5月观测精度较高，6月开始至今内精度均大于0.05。近几年在每年6—9月体应变测值总会出现不明原因的大幅度突跳，但在正常情况下，其精度都能符合技术规范要求，可靠性较高。

（3）相对噪声水平（均方差拟合精度）指标。相对噪声水平是用来判断观测资料长期稳定性的一项定量指标（噪声水平越低，所提取的信号就越接近于真实）。由表 4可见，观测资料均方差拟合精度远高于0.05×10^-6的指标要求。

2.2 典型干扰分析

体应变观测会受到多种干扰因素影响。近年来，杨元成等（2009）、卢双苓等（2010）、赵楠等（2010）、李希亮等（2013）、孟彩菊等（2018）对体应变观测中所受干扰因素进行分析，发现除地震异常外，主要存在地下水位升降干扰、气压波动干扰、标定干扰、仪器自身干扰、人为干扰等。在临汾台体应变观测中除地震事件、仪器标定、人为干扰外，主要存在以下干扰：自然环境干扰、观测系统干扰、仪器间互扰、不明原因干扰。

2.2.1 自然环境干扰

临汾台体应变观测受雷电、降雨等自然环境因素干扰。雷电可以使钻孔仪器输出电压短时间内急剧增大，从而使体应变观测数据也瞬间增大，出现向上的阶变（李杰等，2003）。短时内强降雨会产生大地负荷效应，雨水渗入岩体空隙，空隙压力增加，从而使钻孔岩体受到压缩变形，体应变观测值受到扰动。2017年6月21日测区降雨并伴有雷电，降水量达22 mm，造成体应变观测数据大幅度突跳，幅度达9618.3×10^-9，雷雨结束后逐渐恢复正常，见图 1。

2.2.2 观测系统干扰

数字化仪器观测系统集观测仪器、计算机技术、通信技术、数据采集与微机软件处理于一体，各部分功能在技术上相互独立又相互联系，任何一个环节出现故障，都会对整个观测系统造成影响。体应变观测中观测系统故障主要有电源干扰、传感器干扰、主机故障、放大器故障等。如：2016年5月22日因电源故障，造成临汾台体应变仪缺数; 同年6月13日数采故障，无法收取数据。

2017年12月15日至29日，临汾台体应变观测数据不稳定，固体潮曲线出现畸变。实地核查观测环境，并检查观测系统工作状态，均未发现显著异常，疑似体应变仪传感器发生故障。启用备用传感器，体应变观测数据恢复到正常固体潮汐状态，见图 2。

2.2.3 仪器间互相干扰

2018年1月29日，临汾台垂直摆两分向观测电压在超量程临界点，对仪器进行调零处理，造成同机柜内的体应变仪观测数据出现干扰现象，观测曲线见图 3。张红秀等（2015）分析发现，在临汾台体应变仪标定过程中，同机柜垂直摆出现“方波型”干扰。2套观测仪器发生互扰，主要原因是，主机在机柜中处于相邻位置，对其中一个仪器进行调零、标定等操作时，供电电压及电流会产生瞬时变化，从而通过相互交错的电源线、信号线、网线形成互扰。

2.2.4 不明原因干扰

体应变观测有时会记录到不明原因的高频抖动及数据大幅度突跳，一般会自动恢复正常变化形态，如临汾台2016年3月3日体应变仪记录曲线，见图 4。核查观测日志可知，记录曲线出现异常后，巡视观测环境、场地情况，发现周围无采石现象。核对测震资料可知当天无爆破。据中国地震台网中心发布的地震信息，当日国内仅西藏阿里地区发生一次M_S 3.7地震，且发震时间（22:52）不在体应变观测异常时段内，具体原因有待积累资料进一步分析。

3 结束语

通过对临汾台2015年至2018年9月体应变观测资料进行分析，认为体应变仪运行良好，观测资料数据完整率高，噪声水平较低，在正常情况下观测精度较高，稳定性较好。近年来每年6—9月出现不明原因的数据大幅度突跳及高频干扰，疑与雷雨季电信号干扰、传感器不稳定、仪器老化等因素有关。因此，在今后工作中，积极寻找并确定干扰源，是提高观测数据可靠性及数据精度的关键。

自然环境干扰因素对体应变观测资料的影响程度与台站钻孔地质条件密切相关。多数干扰为短时波动性变化，随着干扰的消失，观测数据逐步恢复正常。在数据处理中有些干扰不能通过相关分析完全剔除，而正确认识和排除各种干扰，是准确捕捉地震异常信息的前提。因此，积极探寻干扰排除方法，尽可能消减数据干扰影响尤为必要。