地震波监测

2024-07-02

地震波监测（精选十篇）

地震波监测篇1

通过对爆破地震波的测试, 可直接为爆破工程设计及加工提供服务。爆破地震波测试的实质是测量在爆破地震动情况下介质质点振动规律。实际上只需要测量到爆破地震动时介质质点的振动位移、速度和加速度的时间历程曲线 (通常称之为振动波形图) , 通过对波形图的分析、计算就可得到表征爆破地震波特性的基本参量, 如幅值、持续时间、振动主频率 (或周期) 以及地震波的频谱等。

应该指出, 用质点的振动速度或加速度来衡量建筑物的振动效应, 不能反映结构的真实受力状态和特性, 也无法揭示建筑物破坏的机理。对同一类型结构, 即使在同一爆破地震波的作用下, 其效应也可能是不相同的, 有时, 甚至相差很大, 结构固有特性的差异就是其主要原因之一。当结构本身的固有频率与爆破地震波的主频率一致或相近时, 结构将产生剧烈的振动。因此, 用爆破地震波物理量衡量爆破地震波对建筑物的振动效应只能是一个粗略的估计。

2 爆破地震波测试系统

根据不同振动现象的特点 (频率、幅位和相角) , 振动测量方法与仪器的选择上都有所不同。本次监测采用了891-Ⅱ型拾振器、INV306数据采集仪、计算机、打印机等组成监测系统。利用拾振器将振动参数转换成电信号, 经过振动测试仪放大、记录振动波形记录后, 再用计算机中的分析软件对振动信号进行分析处理或模拟试验。振动测试系统组成见图1。

该测试系统中有3个拾振器, 分别测量振动速度的水平径向分量Vr、水平切向分量Vτ和垂直分量VZ。测量过程中数据采集仪自动采集并把相关数据存储到计算机的指定目录中, 最后调入DASP工程测试软件进行分析。

图2、图3是DASP软件分析系统在计算机上显示的某次工程爆破监测点的爆破地震波在3个方向上的波形图和频谱图。

3 爆破地震波测试参数

振动是生产、生活和自然界普遍存在的一种物理现象。描述振动的特点, 可以用加速度、速度、位移的振幅, 频率或周期以及振动持续时间等振动参数来描述。要完整的描述一个测点在空间的运动状态, 原则上应该同时测量测点的位移、速度和加速度的3个正交分量随时间变化的过程。从运动学的观点看, 在加速度、速度、位移振动参数中, 只要测量其中一个参数, 其他参数可以通过微分、积分进行相互转换得到。以一个谐波为例, 其转意为

$\underset{x}{位移} ⇌_{积分}^{微分} \underset{\dot{x}}{速度} ⇌_{积分}^{微分} \underset{\ddot{x}}{加速度} .$

描述简谐振动的方程为

$x = A s i n (ω t + ψ) .$

式中:ω为圆频率, A为振幅, ψ为相位角切。

只要测得A和ω两个参数, 就能算得位移、速度和加速度值。

爆破振动不是简单的简谐振动, 而是由许多不同频率和振幅的简谐振动合成的复合振动。但一般仍用最大振幅, 主频频率, 另外, 再考虑振动持续时间来描述振动体振动。从记录的位移波形确定振动速度, 或从速度波形确定加速度时, 可采用求波形的斜率 (微分) 的办法;从记录的速度波形确定位移, 或从加速度波形确定速度时, 可采用求波形面积 (积分) 的办法。

4 爆破地震波测试数据分析

20世纪80年代以前, 人们对爆破地震的研究主要还局限在单纯的测试和总结经验上, 对爆破振动效应未进行全方位的分析, 基于前人的经验, 广大爆破工作者通过大量的试验和回归分析以及计算机的辅助运用, 得出了大量有用结论。通过对大坪隧道的现场爆破振动测试数据进行回归分析, 给出符合该地段的经验公式, 这样就可以定性地了解地震波对建筑物的破坏特点以及其传播衰减规律。

华村隧道上方覆盖层相对较薄, 隧道轴线上方陈旧建筑物相对密集且抗震能力弱, 保证周围建筑物安全是隧道爆破施工的关键问题之一。在隧道整个洞身范围内, 隧道上覆岩体相对破碎, 强度低, 最小埋深不足10 m, 爆破振动波对周围环境影响较大。隧道轴线上方砖混结构住宅楼密集, 确保上方住宅楼及居民的安全是隧道爆破施工的关键问题。因此, 需要对每次的施工爆破进行振动监测, 在测点选择时要考虑房屋级别、建造历史、人口密集程度、与爆破点的垂直距离和水平距离。

5 爆破地震波监测结果分析

5.1 现场监测数据

隧道施工时在嘉华隧道中共进行现场测试, 部分监测数据如表1所示。

注:表中的“拱顶”、“拱肩”指的是在嘉华隧道二衬结构的位置。

5.2 爆破地震波振动数据回归分析

目前, 国内外比较公认的预测爆破振动强度的经验公式是萨道夫斯基的经验公式, 我国长期以来在爆破振动安全距离与质点振动计算方面也采用该公式, 并且己编入《爆破安全规程》, 故利用最小二乘法对萨道夫斯基经验公式进行修正, 具体形式为

$V = Κ (\frac{Q^{1 / 3}}{R})^{α} . (1)$

对该式两边同取对数

$l g V = \lg Κ + α \lg (\frac{Q^{1 / 3}}{R}) . (2)$

令 $Y = \lg V ‚ X = \lg (\frac{Q^{1 / 3}}{R}) ‚ k = α ‚ b = \lg Κ,$

得到

$Y = k x + b . (3)$

利用所测得的数据对式 (3) 进行回归分析, 建立爆破振动速度与爆心距之间的线性相关关系。回归方程为Y=kx+b, 采用方法为最小二乘法。

将现场在嘉华隧道衬砌结构拱顶和拱肩测得的大量数据进行回归分析, 拱顶处量测数据回归分析求得K=247, α=1.823, 因此, 得式 (4)

$V = 247 (\frac{Q^{1 / 3}}{R})^{1.823} . (4)$

同样, 对拱肩处量测数据回归分析求得K=239, α=1.814, 因此, 得式 (5)

$V = 239 (\frac{Q^{1 / 3}}{R})^{1.814} . (5)$

式中:V为测点处的地表面质点振动速度, cm/s;Q为单段最大装药量, kg;R为传播距离, m。

利用上述式子预测爆破振速, 预测结果与现场监测结果进行对比, 发现萨道夫斯基经验公式在爆破安全距离小于15 m时, 预测结果与实测结果差距较大。通过一个交叉加强段的爆破施工, 预测与实测结果均显示, 迎面逼近的掌子面爆破时在既有隧道近侧的拱顶、拱肩测得振速值最大, 其余交叉加强段爆破施工时应重点控制。同侧拱脚与另侧相应测点处振速值很小, 可选测或不测。

5.3 爆破地震频率分析

爆破地震波的频率与质点振速一样, 刚开始迅速衰减, 接着衰减就变慢, 并且也有出现被放大的情形, 不同频率的能量衰减不同, 高频成分的能量衰减快于低频。而且炸药爆炸反应的历时较长, 激发的地震波频率就较低。强度高、密度大的介质, 爆破震动频率较高。

有关文献研究表明岩石介质中, 一般主频率为10～100 Hz, 同时还指出土壤与岩石相比更能吸收高频波, 因此, 在土壤中高频波衰减迅速, 而某些低频波将会由于土壤的波导效应被传播得更远, 在厚度大于2～3 m的土壤介质中, 一般主频率表现为1～20 Hz, 一般建筑物的频率是在1～10 Hz, 容易形成共振, 共振对建筑物的危害是致命的。

6 爆破参数优化调整及爆破振动控制技术

6.1 爆破参数优化

根据对现场监测数据分析调整爆破参数采用以下方法:①减小最大段装药量Q值;②增加非电毫秒雷管段别, 保证总装药量, 保证爆破施工的效果;③增加相邻段位的时差, 从而减小地震波的叠加;④减少掘进尺, 从而可以减少总装药量的单段药量。

6.2 爆破振动控制技术

1) 控制掏槽眼装药量和最大段装药量。

从式 (1) 中可以看出, 最大段装药量Q是减震爆破的主要控制参数之一。在交叉加强段爆破施工时, 多采用同一掌子面上分次爆破, 一般分2～4次。根据现场爆破振动监测经验, 对于此减震爆破方法, 应严格控制临空面最小的第一次爆破 (掏槽眼爆破) 装药量, 可适当加大周边眼装药量。

2) 选择合理的起爆时差及雷管段数。

本隧道开挖施工采用延时爆破, 起爆采用毫秒非电雷管或秒级非电雷管起爆系统, 秒级雷管主要用于掏槽眼。各排炮孔之间采取了合理的时差间隔, 保证了主震动频率不接近于被保护建筑物的自振频率, 同时使地震波之间不产生叠加。从现场爆破振动监测数据及波形图来看, 适当增加非电雷管段数, 使前后段爆破时差不小于100 ms, 避免后一段地震波与前段相叠加, 起到较好的减震效果。

3) 控制循环进尺。

根据反馈的监测数据, 控制总装药量和单段药量, 在交叉加强段的进尺控制在0.5～1.5 m, 并采用分台阶分部掘进, 从而控制最大单段装药量, 使爆破震动效应控制在较低的水平。

4) 布置减震孔与减震带。

上台阶爆破时在底部设置减震带 (由两排Φ89减震孔组成, 其深度为炮眼的7倍) ;沿其周边设Φ42减震孔 (其深度为掘进眼的2.5倍) , 以保证每循环的进尺, 控制爆破振动速度。现场大量监测数据分析结果表明, 布置减震孔与减震带对于爆心与测点较近情况下效果并不明显。

7 结论及建议

1) 通过对各交叉加强段的爆破振动监测, 结果表明爆破振速没有超过规范的允许值, 同时嘉华隧道衬砌结构并没有出现异常情况, 表明交叉加强段采取的爆破减震措施是成功的, 现场监测起到了应有的控制作用。

2) 根据《爆破安全规程》 (GB6722-2003) , 对大量现场监测数据进行回归分析, 得到爆破地震波的衰减规律, 进一步优化爆破参数, 控制爆破地震波在5 cm/s以下。利用该规律预测的结果与现场监测数据相比较, 结果吻合较好。说明对于超小净距交叉隧道的爆破开挖施工采用上述监测方法可行有效, 类似工程可以参考。

3) 利用回归分析得到的爆破地震波衰减规律对爆破振速进行预测, 预测结果与现场监测结果进行对比, 发现萨道夫斯基经验公式在爆破安全距离小于15 m时, 预测结果与实测结果差距较大。

4) 预测与实测结果均显示, 迎面逼近的掌子面爆破时在既有隧道近侧的拱顶、拱肩测得振速值最大, 同侧拱脚与另侧相应测点处振速值较小, 可选测或不测。

5) 控制循环进尺在1.0～1.5 m情况下, 采取控制掏槽眼装药量和最大段装药量、选择合理的起爆时差及雷管段数措施的减震效果比较明显;安全距离较小时采取布置减震孔与减震带措施, 减震效果并不明显且施工进度较慢。

摘要：通过爆破振动测试, 分析和掌握爆破地震波的特征、传播规律以及对建筑物的影响、破坏机理等, 以防止和减少对建筑物的破坏, 从而最有效控制爆侧地震波的危害。确定回归预报参数, 改善爆破震动预测模型, 根据量测结果及时调整爆破参数和施工方法, 指导爆破安全作业, 从而有效地控制爆破地震效应, 给因爆破引起的民事纠纷以科学的判断依据。

关键词：大跨度隧道,施工爆破,地震波监测,减震措施

参考文献

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地震监测管理条例篇2

第二条本条例适用于地震监测台网的规划、建设和管理以及地震监测设施和地震观测环境的保护。

第三条地震监测工作是服务于经济建设、国防建设和社会发展的公益事业。

县级以上人民政府应当将

地震监测工作纳入本级国民经济和社会发展规划。

第四条国家对地震监测台网实行统一规划，分级、分类管理。

第五条国务院地震工作主管部门负责全国地震监测的监督管理工作。

县级以上地方人民政府负责管理地震工作的部门或者机构，负责本行政区域内地震监测的监督管理工作。

第六条国家鼓励、支持地震监测的科学研究，推广应用先进的地震监测技术，开展地震监测的国际合作与交流。

有关地方人民政府应当支持少数民族地区、边远贫困地区和海岛的地震监测台网的建设和运行。

第七条外国的组织或者个人在中华人民共和国领域和中华人民共和国管辖的其他海域从事地震监测活动，必须与中华人民共和国有关部门或者单位合作进行，并经国务院地震工作主管部门批准。

从事前款规定的活动，必须遵守中华人民共和国的有关法律、法规的规定，并不得涉及国家秘密和危害国家安全。

第二章地震监测台网的规划和建设

第八条全国地震监测台网，由国家地震监测台网、省级地震监测台网和市、县地震监测台网组成。

专用地震监测台网和有关单位、个人建设的社会地震监测台站（点）是全国地震监测台网的补充。

第九条编制地震监测台网规划，应当坚持布局合理、资源共享的原则，并与土地利用总体规划和城乡规划相协调。

第十条全国地震监测台网总体规划和国家地震监测台网规划，由国务院地震工作主管部门根据全国地震监测预报方案商国务院有关部门制定，并负责组织实施。

省级地震监测台网规划，由省、自治区、直辖市人民政府负责管理地震工作的部门或者机构，根据全国地震监测台网总体规划和本行政区域地震监测预报方案制定，报本级人民政府批准后实施。

市、县地震监测台网规划，由市、县人民政府负责管理地震工作的部门或者机构，根据省级地震监测台网规划制定，报本级人民政府批准后实施。

第十一条省级地震监测台网规划和市、县地震监测台网规划需要变更的，应当报原批准机关批准。

第十二条全国地震监测台网和专用地震监测台网的建设，应当遵守法律、法规和国家有关标准，符合国家规定的固定资产投资项目建设程序，保证台网建设质量。

全国地震监测台网的建设，应当依法实行招投标。

第十三条建设全国地震监测台网和专用地震监测台网，应当按照国务院地震工作主管部门的规定，采用符合国家标准、行业标准或者有关地震监测的技术要求的设备和软件。

第十四条下列建设工程应当建设专用地震监测台网：

（一）坝高100米以上、库容5亿立方米以上，且可能诱发级以上地震的水库；

（二）受地震破坏后可能引发严重次生灾害的油田、矿山、石油化工等重大建设工程。

第十五条核电站、水库大坝、特大桥梁、发射塔等重大建设工程应当按照国家有关规定，设置强震动监测设施。

第十六条建设单位应当将专用地震监测台网、强震动监测设施的建设情况，报所在地省、自治区、直辖市人民政府负责管理地震工作的部门或者机构备案。

第十七条国家鼓励利用废弃的油井、矿井和人防工程进行地震监测。

利用废弃的油井、矿井和人防工程进行地震监测的，应当采取相应的安全保障措施。

第十八条全国地震监测台网的建设资金和运行经费，按照事权和财权相统一的原则，由中央和地方财政承担。

专用地震监测台网、强震动监测设施的建设资金和运行经费，由建设单位承担。

第三章地震监测台网的管理

第十九条全国地震监测台网正式运行后，不得擅自中止或者终止；确需中止或者终止的，国家地震监测台网和省级地震监测台网必须经国务院地震工作主管部门批准，市、县地震监测台网必须经省、自治区、直辖市人民政府负责管理地震工作的部门或者机构批准，并报国务院地震工作主管部门备案。

专用地震监测台网中止或者终止运行的，应当报所在地省、自治区、直辖市人民政府负责管理地震工作的部门或者机构备案。

第二十条国务院地震工作主管部门和县级以上地方人民政府负责管理地震工作的部门或者机构，应当对专用地震监测台网和社会地震监测台站（点）的运行予以指导。

第二十一条县级以上地方人民政府应当为全国地震监测台网的运行提供必要的通信、交通、水、电等条件保障。

全国地震监测台网、专用地震监测台网的运行受到影响时，当地人民政府应当组织有关部门采取紧急措施，尽快恢复地震监测台网的正常运行。

第二十二条检测、传递、分析、处理、存贮、报送地震监测信息的单位，应当保证地震监测信息的安全和质量。

第二十三条专用地震监测台网和强震动监测设施的管理单位，应当将地震监测信息及时报送所在地省、自治区、直辖市人民政府负责管理地震工作的部门或者机构。

第二十四条国务院地震工作主管部门和县级以上地方人民政府负责管理地震工作的部门或者机构，应当加强对从事地震监测工作人员的业务培训，提高其专业技术水平。

第四章地震监测设施和地震观测环境的保护

第二十五条国家依法保护地震监测设施和地震观测环境。

地震监测设施所在地的市、县人民政府应当加强对地震监测设施和地震观测环境的保护工作。

任何单位和个人都有依法保护地震监测设施和地震观测环境的义务，对危害、破坏地震监测设施和地震观测环境的行为有权举报。

第二十六条禁止占用、拆除、损坏下列地震监测设施：

（一）地震监测仪器、设备和装置；

（二）供地震监测使用的山洞、观测井（泉）；

（三）地震监测台网中心、中继站、遥测点的用房；

（四）地震监测标志；

（五）地震监测专用无线通信频段、信道和通信设施；

（六）用于地震监测的供电、供水设施。

第二十七条地震观测环境应当按照地震监测设施周围不能有影响其工作效能的干扰源的要求划定保护范围。具体保护范围，由县级以上人民政府负责管理地震工作的部门或者机构会同其他有关部门，按照国家有关标准规定的最小距离划定。

国家有关标准对地震监测设施保护的最小距离尚未作出规定的，由县级以上人民政府负责管理地震工作的部门或者机构会同其他有关部门，按照国家有关标准规定的测试方法、计算公式等，通过现场实测确定。

第二十八条除依法从事本条例第三十二条、第三十三条规定的建设活动外，第二十九条县级以上地方人民政府负责管理地震工作的部门或者机构，应当会同有关部门在地震监测设施附近设立保护标志，标明地震监测设施和地震观测环境保护的要求。

第三十条县级以上地方人民政府负责管理地震工作的部门或者机构，应当将本行政区域内的地震监测设施的分布地点及其保护范围，报告当地人民政府，并通报同级公安机关和国土资源、城乡规划、测绘等部门。

第三十一条土地利用总体规划和城乡规划应当考虑保护地震监测设施和地震观测环境的需要。

第三十二条新建、扩建、改建建设工程，应当遵循国家有关测震、电磁、形变、流体等地震观测环境保护的标准，避免对地震监测设施和地震观测环境造成危害。对在地震观测环境保护范围内的建设工程项目，县级以上地方人民政府城乡规划主管部门在核发选址意见书时，应当事先征求同级人民政府负责管理地震工作的部门或者机构的意见；负责管理地震工作的部门或者机构应当在10日内反馈意见。

第三十三条建设国家重点工程，确实无法避免对地震监测设施和地震观测环境造成破坏的，建设单位应当按照县级以上地方人民政府负责管理地震工作的部门或者机构的要求，增建抗干扰设施或者新建地震监测设施后，方可进行建设。

需要新建地震监测设施的，县级以上地方人民政府负责管理地震工作的部门或者机构，可以要求新建地震监测设施正常运行年以后，再拆除原地震监测设施。

本条第一款、第二款规定的措施所需费用，由建设单位承担。

第五章法律责任

第三十四条违反本条例的规定，国务院地震工作主管部门和县级以上地方人民政府负责管理地震工作的部门或者机构的工作人员，不履行监督管理职责，发现违法行为不予查处或者有其他滥用职权、玩忽职守、徇私舞弊行为，构成犯罪的，依照刑法有关规定追究刑事责任；尚不构成犯罪的，对主管人员和其他直接责任人员依法给予行政处分。

第三十五条违反本条例的规定，有下列行为之一的，由国务院地震工作主管部门或者县级以上地方人民政府负责管理地震工作的部门或者机构责令改正，并要求采取相应的补救措施，对主管人员和其他直接责任人员，依法给予行政处分：

（一）未按照有关法律、法规和国家有关标准进行地震监测台网建设的；

（二）未按照国务院地震工作主管部门的规定采用地震监测设备和软件的；

（三）擅自中止或者终止地震监测台网运行的。

第三十六条有本条例第二十六条、第二十八条所列行为之一的，由国务院地震工作主管部门或者县级以上地方人民政府负责管理地震工作的部门或者机构给予警告，责令停止违法行为，对个人可以处5000元以下的罚款，对单位处2万元以上10万元以下的罚款；构成犯罪的，依法追究刑事责任；造成损失的，依法承担赔偿责任。

第三十七条违反本条例的规定，建设单位从事建设活动时，未按照要求增建抗干扰设施或者新建地震监测设施，对地震监测设施或者地震观测环境造成破坏的，由国务院地震工作主管部门或者县级以上地方人民政府负责管理地震工作的部门或者机构责令改正，限期恢复原状或者采取相应的补救措施；情节严重的，依照《中华人民共和国防震减灾法》第四十三条的规定处以罚款；构成犯罪的，依法追究刑事责任；造成损失的，依法承担赔偿责任。

第三十八条违反本条例的规定，外国的组织或者个人未经批准，擅自在中华人民共和国领域和中华人民共和国管辖的其他海域进行地震监测活动的，由国务院地震工作主管部门责令停止违法行为，没收监测成果和监测设施，并处1万元以上10万元以下的罚款；情节严重的，处10万元以上50万元以下的罚款。

第六章附则

第三十九条火山监测的管理，参照本条例执行。

地震监测方法现状研究篇3

关键词：地震监测方法；现状

1 地震简介

地震是构造运动的一种特殊形式，即大地的快速震动。当地球聚集的应力超

过岩层或岩体所能承受的限度时，地壳发生断裂、错动，急剧地释放积聚的能量，并以弹性波的形式向四周传播，引起地表的震动。

一般情况下，在发生地震的情况下，找寻地源要从发生地震的区域的下方进行巡找，找到震源之后，按照震源所处的方位，进行直线投影，就可以找到在地面上对应的震中，其中，这两点之间的距离就叫做震源深度。（图1）

所谓地震监测工作，指的就是在地震要开始之前，事先利用已经准备好的地震监测设备进行对于地震的一些特殊的情况进行分析工作。截至目前为止，主要由以下几种不同的地震的检测方法。一种是专业的地震监测方法，该方法是利用一些相对比较先进的地震监测设备进行对地震的检测工作，也会使用到一些先进的检测设备仪器。另一种则是群众使用的检测方式，主要是通过观察生活周边是否出现异常情况进行的检查。

地震对人类的危害是众所周知的。为了减少地震造成的危害，许多国家大力进行地震方面的研究，寻求对付它的方法。汶川地震、唐山地震都给我们带来了极大的心理创伤和人员伤害。目前，国际上的监测手段总体分为两类：测震（地震监测和强震监测）、前兆（形变、地磁、地电、流体、电磁波等）。

2 地震监测方法

2.1测震（地震监测和强震监测）

震后监测也叫测震，它包括地震监测和强震监测。地震监测和强震监测属于地震发生后监测地震发生的时间、地点、震级、强度，有无余震等，是人们常说的“事后诸葛亮”类型的监测，主要是为了确定地震发生的几要素，为接下来的政府抗震救灾和应急救援提供决策依据。否则，如果不知道地震发生的基本信息，那么救灾简直就是无从谈起的。因此这一监测手段也是目前各个国、各个地区发展最早、技术最为先进和完善的监测方法。其他的监测手段就统一称为前兆手段，主要通过各种方法的监测数据来预测预报地震发生的地点、可能性、影响等。

2.1.1地震监测

板块构造概念带动了地球科学、地理学等学科的一次重大革命，板间构造理论和板块运动理论能否成立或被人接受，均需得到全球板块运动的最新直接测量结果的支持。地震震中分布集中的地带称为地震带。地震带往往与活动性很强的构造活动带一致，全球大体可以划分为以下几个地震带（图2）。

测震观测目的主要是要监测地震的活动性，确定震源的特性，包括震级大小、震源位置和初动方向等。随着科技的发展，空间测量技术（例如：人造卫星测距——SLR、全球定位系统——GPS、卫星遥感——RS、地理信息系统----GIS、合

成孔径雷达干涉测量——INSAR）越来越得到广泛的运用。特别是GPS全球定位系统技术，近10年来，发展极为快速，观测精度尤为高，为监测地壳运动提供了有效的观测方法。现今全球有200个GPS基准站点，计划在板块边界和全球已知构造活动活跃区约25个区域加密GPS监测网点，实现全球地壳运动的自动监测。各种地震仪的使用是基于地震观测点上的基本设备，可以较为准确的测量出地震的各个数据。

2.1.2强震监测

强震监测的目的和应用都是与一般的测震观测不同。强震观测是要测量强的地震引起的强烈地面运动过程和工程结构的地震后反应，是强地面运动特性和工程结构抗震特性研究以及结构抗震设计提供基础资料。因此，强震动观测台站的选址、所采用的仪器和观测方法等也都与测震观测是不同的。强震动台站点主要设在可能发生强地震地区的自由场地上，尤其是人口密集的城市地区和重大工程附近的各类典型场地上，而且台网要有较高的密度，才可以获取大量强地震动近场记录数据，用来编制地震动参数区划图、地图、确定抗震设计方案和设计反应谱。同时，还要在各类典型建筑和重要结构物上布强震动观测仪器，测量它们的抗震反应，以研究结构的地震反应特性，以期可以检验和改进结构的抗震设计方法。

迄今为止，全球强震仪已超过7500台。1994年1月，美国南加州北岭6.7级地震获得加速度记录230条。1995年1月日本阪神地震，165个观测点获得了276个主震加速度记录。日本紧急地震检测和警报系统UrEDAS、美国Tri-Net台网、墨西哥地震警报系统SAS等观测系统和预警系统都是现代强震系统监测的重要方法。这些系统在地铁、火车、观测点上都有不同程度的应用。很是受到关注，是地震监测技术的一个大飞跃、大进步。

2.2前兆（形变、地磁、地电、流体等）

2.2.1地壳变形观测

地球在发生地震前，地震区的地壳形变会增大，可以是平时的几倍到几十倍不等。测量断层两侧的相对垂直升降或者水平位移的参数，是地震预报重要的依据。现代GPS技术在地壳形变中有很大的利用价值。Remote Sensing技术能够全面即使获取大范围的、综合的动态的地表信息，当然地壳形变也在其中，然后Global Positioning System技术能够获得地表上任何点位的坐标信息，二者嘉禾起来，使得地震的监测更加的准确。

2.2.2地磁

又称“地球磁场”或“地磁场”。指地球周围空间分布的磁场。地球磁场近似于一个位于地球中心的磁偶极子的磁场。它的磁南极（S）大致指向地理北极附近，磁北极（N）大致指向地理南极附近。地球磁场的变化也可以用来观测和预报地震。地球基本磁场可以直接反映地球各种深度乃至地核的物理过程，地磁场及其变化是地球深部物理过程信息的重要来源之一。震磁效益的研究有其理论依据和实验基础，更有震例的事实。根据卫星观测得到的太阳风及行星际磁场资料（采用ACE卫星数据），可以采用多步法预测Dst值随时间的变化。所谓的多步法预测是指：对每一组连续的观测数据，在进行预测时，我们只是在预测开始的时刻利用观测的Dst值预测下一小时的Dst，之后均用上一步预测的Dst值再预测下一步的Dst值。本方法可提前两个小时对Dst指数进行预报。

ACE卫星观测时对地球进行地磁观测的一种重要工具。通过对地磁的跟踪观测，可以看出哪些属于异常点，哪些是正常范围内，从而来预测地震的发生的可能性等。目前各大学者都相应的提出自己的计算模型来计算地磁与地震的关系，那么这对于地震监测方法的研究也是有极大的意义的。电磁波测量仪是比较基础的一种测量方法，非常的传统，很多观测都开始采用卫星的模式，但是这种传统的方式一眼在使用中，这对于地震原理的研究具有重大的指导意义。

2.2.3地电

在地球内部，由于存在着一些物质的不稳定状态，这就很有可能导致地下的这些物质因为一些变化而产生相应的变化。这就很有可能导致地震问题的出现。具体的来说，在地球内部的电力随着时间的退役发生变化，并随着地下介质的结构发生变化而产生不同的结果。这都是很有可能会导致地震问题的产生的原因，与此同时，随着地球内部物质的组成的改变，也很有可能会出现地震的一些类似特征，这都可以作为相关的数据进行参考。由于地震是地下岩浆旋转上升引起的，那么在地震前地下的岩浆旋泉会把靠近中心的岩浆输送到上地幔，也就是说把带正电的岩浆输送到了上地幔，由于正负电的相吸作用，负电会向岩浆涡流中心的上方流动，这就会引起地电异常。

2.3非专业方法

民间百姓根据自己的生活经验，对一些生活变化有了非常可靠的了解。例如地下水动态在震前会出现异常现象，人们就会根据这种现象来判断是否要发生的证。例如水井水位上涨，水中翻花冒泡、井水变色变味等，再如现象如水化学成分改变（如水中溶解氡气量变化等），固体潮（天体引潮力引起的地下水位涨落现象——就像海水潮涨落一样）的改变等。通过地下水动态的观测，可以直接地了解含水层受周围的影响情况和受力的情况，从而进行地震预报。地下水包括井水、泉水等。主要异常有发浑、冒泡、翻花、升温、变色、变味、突升、突降、井孔变形、泉源突然枯竭或涌出等。中国古代人民是很聪明的，早前就已经总结了地震带来的水体变化。例如震前井水变化的谚语：井水是个宝，地震有前兆。无雨泉水浑，天干井水冒。水位升降大，翻花冒气泡。有的变颜色，有的变味道。除此之外，还可以根据动物生活习惯的变化，比如大规模的动物躁动迁徙。

3 结论

综上所述，在仅需地震监测预防的过程之中，最重要的就是在地震开始之前，就对整个地震的防御工作进行积极地准备，从地震出现的各种情况进行探析，并利用一些先进的科学设备进行相应的探测工作。

地震的监测不仅仅只依靠技术或者模型来监测。国家也是必不可少的一部分。所以应该从国家层面成立由中央统一领导的跨部门、跨专业的重大自然灾害成因与预测的指导协调实施机构来管理自然灾害，开始的营救到后来的灾后修复等。整体综合所有地理要素，如地质、地震、气象、水文、空间、海洋、环境等领域的技术力量，建立健全的组织协调机制，进而开展重大自然灾害链的成因机制研究和理论工作的创新，健全和完善全国地震及其重大自然灾害预测系统工程。除此之外，在进行地震的监测工作的过程之中，还要充分的重视到对于地震检测人才的培养，并加强和外地的地震监测专家的联系，建立起一套相对比较完善的地震监测体系。，在这套地震监测体系之中，要有这相应的技术措施和与之配套的地震监测设备，充分保证在进行地震监测的过程之中，可以有充足的技术支持和设备支撑，来完成整个的地震预测监督工作。

在未来，首先GPS的运用将仍然占据主导地位，将会辅以GIS、RS技术，单独的GPS技术可能任然会存在一些缺陷，在微小的地震监测中无法发挥那么强大的威力，但是，结合了GIS、RS就会更加的全面。其次光纤传感技术也会得到大面积的运用，光纤传感器是指具有较高的抗电磁干扰能力、高精度、不存在零漂、方便于组网以及适合长距离传输等一系列独特优势的一个地震监测器具，还可以解决地震前兆观测中电学测量仪器存在的疑难杂症。在技术上是一种极大的提高。将会被利用与跟多的地震监测中。

参考文献：

[1]伍光和等.自然地理学（第四版）[M].高等教育出版社，2009.

[2]夏正楷.第四纪环境学[M].北京大学出版社，1999.

[3]尹章才，李霖.Web 2.0地图学[M].北京：科学出版社，2013

[4]刘耀林.地理信息系统[M].北京：中国农业出版社，2004.

[5]陈运泰等著.数字地震学[M].北京：地震出版社，2000.

地震波监测篇4

某市政小净距隧道上方覆盖层相对较薄,隧道轴线上方陈旧建筑物相对密集且抗震能力弱,保证周围建筑物安全是隧道爆破施工的关键。在隧道整个洞身范围内,隧道上覆岩体相对破碎,强度低,最小埋深不足20 m,爆破振动波对周围环境影响较大。因此,需要对每次的施工爆破进行振动监测,在测点选择时要考虑房屋级别、建造历史、人口密集程度、与爆破点的垂直距离和水平距离等方面。

2 爆破地震波的安全评判标准

新颁布的《爆破安全规程》(GB6722-2003)[1]对原有爆破安全标准做了进一步的改进和完善,其中,地面建筑物的爆破振动判据,采用保护对象所在地质点峰值振动速度和主振频率;水工隧道、交通隧道、矿山巷道、电站(厂)中心控制室设备、新浇大体积混凝土的爆破振动判据,采用保护对象所在地质点峰值振动速度(见表1)。

注1:表列频率为主振频率,系指最大振幅所对应波的频率。注2:频率范围可根据类似工程或现场实测波形选取。选取频率时亦可参考下列数据:硐室爆破<20 Hz;深孔爆破10～60 Hz;浅孔爆破40～100 Hz。a选取建筑物安全允许振速时,应综合考虑建筑物的重要性、建筑质量、新旧程度、自振频率、地基条件等因素。b省级以上(含省级)重点保护古建筑与古迹的安全允许振速,应经专家论证选取,并报相应文物管理部门批准。c选取隧道、巷道安全允许振速时,应综合考虑构筑物的重要性、围岩状况、断面大小、埋深大小、爆源方向、地震振动频率等因素。d非挡水新浇大体积混凝土的安全允许振速,可按本表给出的上限值选取。

3 爆破震动测试

爆破振动不是简单的简谐振动,而是由许多不同频率和振幅的简谐振动合成的复合振动。但一般仍用最大振幅、主频频率及振动持续时间来描述振动体振动。从记录的位移波形确定振动速度,或从速度波形确定加速度时,可采用求波形的斜率(微分)办法;从记录的速度波形确定位移,或从加速度波形确定速度时,可采用求波形面积(积分)办法。

振动是生产、生活和自然界普遍存在的一种物理现象。描述振动的特点,可以用加速度、速度、位移的振幅、频率或周期以及振动持续时间等振动参数来描述。要完整的描述一个测点在空间的运动状态,原则上应该同时测量测点的位移、速度和加速度的3个正交分量随时间变化的过程。从运动学的观点看,在加速度、速度、位移振动参数中,只要测量其中一个参数,其他参数可以通过微分、积分进行相互转换得到。以一个谐波为例,其转意为

描述简谐振动的方程x=Asin(ωt+ψ)中部包含圆频率ω、振幅A和相位角切ψ,只要测得A和ω两个参数,就能算得位移、速度和加速度值。

图1、图2是某次工程爆破监测点的爆破地震波在3个方向上的波形图和频谱图。

4 爆破地震波监测结果分析

4.1 数据分析原理

随机变量y与变量x之间存在某种相关关系,并且x是可控或能够精确测量的变量。若使x取定一组不完全相同的值xi(i=1,2,3,…,n),进行独立试验,就得到与之对应的观测值yi(i=1,2,3…n)。这里n对观察值(x1,y1),(x2,y2),…,(xn,yn)就是一组样本。显然可以通过这组样本估计y的数字特征。其中数学期望μ=μ(x)是重要的数字特征,函数μ(x)称为y对x的回归。如果y与x的关系是线性的,则称为一元线性回归。一元线性回归的数学模型为

$y_{i} = β_{o} + β_{x_{i}} + ε_{i} (i = 1, 2, 3 \dots n) . (1)$

εi(i=1,2,…,n)是一组相互独立且服从于同一正态分布N(0,σ2)的随机变量。在上述条件下,y是服从正态分布N(βo+βx,σ2)的随机变量,在一元回归模型下有

$y = β_{o} + β_{x} . (2)$

称它为y对x的线性回归方程,其图形称为回归直线。其中,βo和β称为回归方程的回归系数。求βo、β的估计量b0和b,也就是要确定一条经验回归直线y°=bo+bx近似表达y与x的关系。现在用最小二乘法来解决这个问题。

对于每一个xi,都可由式y°=bo+bx确定一个回归值yoi,回归值与观察值之差yi-yoi=yi-bo-bxi刻画了与回归直线的偏离程度。显然,对于所有的xi,若yoi与yi的偏离越小,则认为回归直线和所有试验点拟合的越好。

很明显,全部观察值yi与回归值yoi的偏差方和为

$Q (b_{o}, b) = \sum_{i = 1}^{n} (y_{i} - y_{i}^{o})^{2} = \sum_{i = 1}^{n} (y_{i} - b_{o} - b_{x_{i}})^{2} .$

最小二乘法是使得偏差平方和Q(bo,b)达到最小的一种确定bo和b的方法。因此,求bo和b就成为求Q(bo,b)最小值的问题。由于Q(bo,b)是bo和b的非负二次函数,所以它一定存在最小值。根据微积分中的极值原理,要求的估计值bo和b是下列方程组的解

${\begin{cases} \frac{\partial Q}{\partial b_{o}} = - 2 \sum_{i = 1}^{n} (y_{i} - b_{0} - b x_{i}) = 0, \\ \frac{\partial Q}{\partial b} = - 2 \sum_{i = 1}^{n} (y_{i} - b_{0} - b x_{i}) x_{i} = 0 . \end{cases} (3)$

上面的方程组称为正规方程组,它可写成

${\begin{cases} b_{0} \sum_{i = 1}^{n} x_{i} + b \sum_{i = 1}^{n} x_{i}^{2} - \sum_{i = 1}^{n} x_{i} y_{i} = 0, \\ n b_{0} + b \sum_{i = 1}^{n} x_{i} - \sum_{i = 1}^{n} y_{i} = 0 . \end{cases} (4)$

解方程组得

${\begin{cases} b_{o} = \bar{y} - b \bar{x}, \\ b = \frac{\sum_{i = 1}^{n} x_{i} y_{i} - \frac{1}{n} (\sum_{i = 1}^{n} x_{i}) (\sum_{i = 1}^{n} y_{i})}{\sum_{i = 1}^{n} x_{i}^{2} - \frac{1}{n} (\sum_{i = 1}^{n} x_{i})^{2}} = \\ \frac{\sum_{i = 1}^{n} (x_{i} - \bar{x}) (y_{i} - \bar{y})}{\sum_{i = 1}^{n} (x_{i} - \bar{x})^{2}} . \end{cases} (5)$

其中

$\bar{x} = \frac{1}{n} \sum_{i = 1}^{n} x_{i} ‚ \bar{y} = \frac{1}{n} \sum_{i = 1}^{n} y_{i} .$

4.2 爆破地震波振动数据回归分析

目前国内外比较公认的预测爆破振动强度的经验公式是萨道夫斯基的经验公式,我国长期以来在爆破振动安全距离与质点振动计算方面也采用该公式,并且己编入《爆破安全规程》,故利用最小二乘法对萨道夫斯基经验公式进行修正,为

$V = Κ (\frac{Q^{\frac{1}{3}}}{R})^{α} . (6)$

式(6)两边同取以10为底的自然对数

$l g V = \lg Κ + α \lg (\frac{Q^{\frac{1}{3}}}{R}) . (7)$

令 $Y = \lg V ‚ X = \lg (\frac{Q^{\frac{1}{3}}}{R}) ‚ k = α ‚ b = \lg Κ$ ,得到

$Y = k x + b . (8)$

下面利用所测得的数据对公式进行回归分析,建立爆破振动速度与爆心距之间的线性相关关系。回归方程为Y=kx+b,采用方法为最小二乘法。

将现场在嘉华隧道衬砌结构拱顶和拱肩测得的大量数据进行回归分析,拱顶处量测数据回归分析求得K=247,α=1.823,因此,得

$V = 247 (\frac{Q^{1 / 3}}{R})^{1.823} . (9)$

同样,拱肩处量测数据回归分析求得K=239,α=1.814,因此,得

$V = 239 (\frac{Q^{1 / 3}}{R})^{1.814} . (10)$

式中:V为测点处的地表面质点振动速度,cm/s;Q为单段最大装药量,kg;R为传播距离,m。

利用上述经验公式预测爆破振速,预测结果与现场监测结果进行对比,预测结果与实测结果差距较小。通过一个交叉加强段的爆破施工,迎面的掌子面爆破时在既有隧道近侧的拱顶、拱肩测得振速值最大,其余交叉加强段爆破施工时应重点控制。同侧拱脚与另侧相应测点处振速值很小,可选测或不测。

4.3 爆破地震频率分析

爆破地震波的频率与质点振速一样,刚开始迅速衰减,随后衰减就变慢,并且也有出现被放大的情形,不同频率的能量衰减不同,高频成分的能量衰减快于低频。而且炸药爆炸反应的历时较长,激发的地震波频率就较低。强度高、密度大的介质,爆破震动频率较高。

文献研究表明岩石介质中,一般主频率为10～100 Hz,同时还指出土壤与岩石相比更能吸收高频波,因此在土壤中高频波衰减迅速,而某些低频波将会由于土壤的波导效应被传播得更远,在厚度大于2～3 m的土壤介质中,一般主频率表现为1～20 Hz,一般建筑物的频率是在1～10 Hz,容易形成共振,这对建筑物的危害是致命的。

5 结束语

根据《爆破安全规程》(GB6722-2003)对大量现场监测数据进行回归分析,得到爆破地震波的衰减规律,进一步优化爆破参数,控制爆破地震波在5 cm/s以下。利用该规律预测的结果与现场监测数据相比较,结果吻合较好。说明对于超小净距交叉隧道的爆破开挖施工采用上述监测方法可行有效,类似工程可以参考。

通过一个交叉加强段的爆破施工,迎面的掌子面爆破时在既有隧道近侧的拱顶、拱肩测得振速值最大,其余交叉加强段爆破施工时应重点控制。同侧拱脚与另侧相应测点处振速值很小,可选测或不测。

摘要：目前对爆破地震的研究主要还局限在单纯的测试和总结经验上,对爆破振动效应未进行全方位的分析,基于以往经验,爆破工作者通过大量的试验和回归分析及计算机的辅助运用,得出大量有用结论。通过对某隧道的现场爆破振动测试数据进行回归分析,给出符合该地段的经验公式,定性分析地震波对建筑物的破坏特点及其传播衰减规律。

关键词：小净距隧道,爆破地震波,监测

参考文献

[1]中华人民共和国国家标准.爆破安全规程(GB6722-2003)[S].

[2]阳生权,周健,李雪健.小净距公路隧道爆破震动观测与分析[J].工程爆破,2005,11(3):62-65.

[3]姜德义,陈玉.超小净距交叉隧道的爆破振动监测与控制技术[J].西部探矿工程,2008,20(10):188-191.

[4]张庆军.武隆小净距隧道掘进控制爆破技术及其应用[D].成都:西南交通大学,2006.

雷达干涉测量技术与地震周期监测篇5

介绍了国内外利用雷达干涉测量技术监测地震周期(同震、震间、震后)各个阶段地表形变的最新研究成果,分析了现阶段利用雷达干涉测量技术研究地震周期存在的主要问题,并展望该领域今后的发展方向和研究重点.

作者：王华周晓青 WANG Hua ZHOU Xiaoqing 作者单位：王华,WANG Hua(广东工业大学,建设学院测绘工程系,广东,广州,510006)

周晓青,ZHOU Xiaoqing(中国测绘科学研究院,北京,100039)

地震监测预报及方法研究篇6

关键字：地震监测预报；历史；地震前兆现象；监测预报方法；

1、地震监测预报概述

地震预报包含：一是地震预测，指通过对资料的分析判断和理论研究，用科学的思路和方法，对未来地震的发震时间、地点和强度做出估计。我们把地震的发震时间、地点和强度称为地震三要素。二是地震预报，指政府根据科学家的采用多种方法进行的地震预测，同时结合对社会政治经济影响的综合考虑，向社会正式发布对未来破坏性地震发生的时间、地点、震级及地震影响的预测。

2、我国地震监测预报的历史

从世界地震监测预报的历史来看，我国地震是陆地国中最为频繁，地震灾害最为严重的国家，也是最早对地震现象实施记录和研究的国家。通过四十年的不断努力、探索和研究，我国积累了大量的地震前兆资料，总结出从地震预报的方法。从我国地震监测预报工作的发展时间上看，大体将其划分为4个阶段。

第一阶段：萌芽阶段（1900—1948年）。国外地震观测技术的快速发展，对中国产生远大的影响，我国的地震专家开始了对地震观测、地震考察等工作进行了研究。我国首次建立一批地震台站，利用地震仪器测报地震。开始了地震预报的探索和研究的旅程。

第二阶段：初期阶段（1949—1966年）。在本阶段期间，地震学家的坚持不懈地努力为地震预报工作奠定了初步的基础。指出“预告的最直接标志就是前兆，寻找前兆一直是研究地震预告的一条重要途径”，以及“地震预告是一个极复杂的科学问题”。

第三阶段：大发展阶段（1966—1976年）。1966年的邢台地震的发生，随着时代科技的迅速发展，以及在社会、各级政府和人民的共同努力下，我国地震监测预报工作得到了快速地发展，推进了地震震前预兆和地震发生规律的科学研究。

第四阶段：全面开展阶段（1977年至今）。20世纪90年代以来，随着高新技术快速发展和应用于各个领域，也推进地震从多个方面进行研究，如预测理论、异常指标、模型、预测方法以及物理机制等，而且，运用先进的计算机技术、对台站进行了数字化改造、建立了地震观测台网。

3、地震前兆现象

地震前兆现象是指根据人的多种感觉器官对地震的即将发生所能觉察的情况。科学家把这些前兆现象分为宏观前兆和微观前兆两大类。

3.1、宏观前兆。是指像地声、地光、地下水异常、天气异常、地震云、动物异常等等，这些人们可以听到、感觉到的前兆现象。大地震之前，大自然总会通过各种方式向人们发出具有奇异表现形式的信息。经过不懈的努力，科学家对宏观前兆进行了总结，人们可根据这些宏观现象进行地震的预测。所以，宏观前兆在地震预报中具有举足轻重的作用。

3.2、微观前兆。是指只有用专门精准的仪器才能测量到的地震前兆现象，只凭人的感觉器官是无法觉察到的。微观前兆主要包括：地震活动前兆、地形变前兆、地球物理场变化、地下流体的变化等。

4、地震监测方法

4.1、地震学方法。自1970年数字地震仪诞生以来，数字地震资料大量流出，极大推进了地震学本身，以及在其他学科中的领域。利用地震仪测定、研究地震活动的规律来预报地震即将发生的破坏性，以及造成的地震灾害的地震的监测方法，通常称“以震报震”。一般使用地震仪地震监测仪器，它主要包括拾震系统和记录系统两个观测系统。拾震系统是有弹簧和铰链等组成，它们在当地震时拾取地面振动，加以放大。检测地面振动的传感器 —— 地震计，是拾震系统的核心，主要是捡取地面运动信号，并将这些信号送至转换设备或记录设备中去记录系统是将地震过程用记录器记录下来，描成地震连续运动图形，得于永远保存。它可以是纸介质的，也可是数字的。可以滚动的记录纸就是一个记录系统。当前地震仪的记录系统由时间服务系统、数据采集器和辅助设备组成，融进先进的科学技术，使用数字化系统的。对震前、主震、余震进行了有效的预测。

4.2、地壳形变监测方法。它是利用精密仪器观测地壳微小变化，专门负责监测地球上板块的运动、断层的移动等微小变化的方法。也就是说当地球内部的力量使岩石逐渐发生不引人注目的形变，但这种变化可以通过仪器测量观察到，如用激光测量地表标志之间的距离变化；用水准仪测量地面固定点之间的高差变化等。在构造活动区内，通过对地震活动断层的形变测量，可以为预测地震提供重要依据。

由全球卫星定位系统（GPS）发展而来的地壳运动观测技术，已成功地用于中国大陆几个地震区的检测之中，据此可以获得大陆地块的相对运动速率，并获得大范围的地壳形变运动图像。此外还有大面积水准、断层形变和地倾斜、重力、洞体应变与钻孔应变等观测。使这一监测手段达到国际先进水平、已能测出小于10-9的形变量和极细微且大范围的位移量，成为监视大地活动的有效手段。

4.3、地磁监测方法。地球深部物理变化是通过地磁场及其变化而表现出来的，地球磁场是反应地球各种深度乃至地核的物理过程信息的重要来源之一。我国通常采用质子旋进式磁力仪、磁通门磁力仪等精密磁测仪器，对地磁场的时空变化进行观测，并从中提取预测地震的震磁信息。此方法是理论联系实际，是有一定的地震实例的。

5、構建地震监测台网

先进的监测技术能力是成功预报地震的前提。随着社会的快速发展，我国已经建成二十余种观测手段的地震监测台网，包含领域如测震、形变、电磁、流体四大学科，覆盖了中国大多重要地区。全国有中国地震台网中心、数字地震监测台网、地震前兆监测台网、地震监测台站（点）等415个专业地震台站，它们组成了巨大的地震数据信息通信网络。形成了专群共同监测的特色和实现了数字化，网络化、地震观测技术，在世界监测技术中也已跻身于先进行列。而且，近年来全国又建立了上千个GPS（全球定位系统）观测点，已经使得我国的地震监测台网成为一个从全国到局部、空间到地表、从浅表到深部等等对地震活动构成多方位、多角度的立体化监测体系。

参考文献

[1]李均之，陈维升，夏雅琴，白志强.昆仑山口西Ms8.1级地震前兆【J】.地球物理学进展，2006，21（2）：340-344.

[2]李均之，陈维升，夏雅琴.综合多学科观测方法预测强地震m.北京工业大学学报，2007，33（7）；778—784.

地震波监测篇7

1 地方地震前兆监测的现状

数据传输是地震前兆监测系统中的一个重要的环节。数据传输质量的高低优劣直接影响到了震情监测和分析。长期以来沿用的电话线数据传输、邮政传输和电子邮箱传输以及无线数传、DDN专线等方式,虽然能发挥一定的功效,但是一般速度慢、时效性差。

有线拨号传输只能用于数据传输,解决不了实时监测问题;由于城市高层建筑阻碍,信号干扰多,极不稳定,无线数传不能达到连续通畅;虚拟专线(DDN)虽然传输速度较快,但是高昂的投入和运行费用,在地方地震监测中又难以承受。

在不降低监测质量的前提下,能否找到一种方法,既能大幅提高前兆监测的时效性,又能降低前兆监测手段的运行成本,这是地震监测数据传输的一个课题。GPRS技术给这样的设想带来了机遇。

2 GPRS通信技术

GPRS是通用分组无线业务(General Packe Radio Service)的英文简称,是在GSM系统发展出来的一种新的承载业务,目的是为GSM用户提供分组形式的数据业务,它允许用户在端到端分组转移模式下发送和接收数据,而不需要利用电路交换模式的网络资源,从而提供了一种高效、低成本的无线分组数据业务,特别适用于监控允许短暂间断的、突发的和频繁的少量数据传输,也适用于偶尔的大数据传输。GPRS网络完全采用TCP/IP协议,由于TCP/IP协议的事实标准和广泛使用性,为各种设备的互联互通提供了极大的方便。GPRS采用分组交换技术,每个用户可同时占用多个无线信道,同一无线信道又可以由多个用户共享,信道资源可得到有效利用。

3 GPRS数据传输的优点

1)移动通信。GPRS无线通信打破了过去有线通信的固定位置限制,可根据业务需要随时增减数据传输点,极大地拓展了通信的领域。

2)快速登录。连接时间很快。GPRS无线终端一开机,就已经与GPRS网络建立了连接,每次登录网络,只需要一个激活过程,一般仅需10～30 s。

3)永久在线。客户随时都可与网络保持联系,即使没有数据传送时,客户仍然在网上与网络之间保持着一种连接。

4)高速传输。由于GPRS网络采取了先进的分组交换技术,数据传输最高理论值达171.2 kB/s。实际使用中一般能达到20 kB/s。

5)费用低廉。GPRS网络按照客户收发数据包的数据流量来收费,而不是采用过去的在线时间方式收费,极大地降低了通信使用费用。

6)组网灵活。中国移动的GPRS网络覆盖面广,可全国漫游而不增加额外费用,特别适合中小用户以低成本方式在短时间内组建自己的跨区域性数据网络。

7)防雷击。GPRS采用小功率短天线,不需要室外架设大天线,克服了有线传输设备和无线电台容易被雷击而损坏和中断通信的情况。

4 GPRS技术在地震监测数据传输中的试验

GPRS通信技术的功能和特点,特别是它的“永久在线”和“按流量计费”方式,是非常适合地震监测“连续、高效、低耗”的要求。利用Internet和GPRS技术平台,可以实现对地震监测数据的实时传输。

通过应用GPRS通信技术在地下水微动态监测中的试验,结果令人满意。下面简单介绍太原市地震局DSJY-1型地下水位动态监测系统。

该系统由现场端(子台下位机)和中心端(上位机)两部分组成,现场端由地下水位数据采集器和GPRS通信设备、电源组成,见图1。

水位数据采集器由液位变送器、数据采集转换模块、工控机(或单片机)组成,每分钟采集60个数据,取平均值后再压缩打包向中心发送,每次8 B/s,这样,每小时流量为480 B/s,每天流量为11.52 kB/s,每个月的流量为357.12 kB/s。

根据中国移动公司GPRS数据通信套餐标准,我们选用了其中的经济套餐(月基本费20元,含免费流量50 M,超出部分费用按0.01元/kB收取)。因为水网常规监测数据每月的流量还不到其套餐规定免费流量的20%,所以每个子台的月通信费用时都不会超过20元。

由此不难看出,GPRS数据传输方式无论是其运行成本还是传输速度和时效性,都有着很大的优势。

5 应用展望

GPRS通信技术应用于地方地震前兆监测系统,有以下优点:使前兆监测系统造价大幅度降低;大大降低系统运行费用;省去了通信方面许多繁杂的系统维护工作;可以实现微观前兆手段的动态实时监测,为震情分析提供及时可靠的信息。

某水电站工程地震震后监测资料分析篇8

关键词：水电站,地震,外观检查,安全监测,渗流

0 引言

某水电站工程由拦河坝、泄水建筑物和发电引水系统及电站厂房等主要建筑物组成,装机容量140 MW,工程属大(2)型Ⅱ等工程。工程枢纽区地震基本烈度为8度,大坝及其他主要建筑物设防烈度为8度。工程于2006年开工建设,2009年完建。鉴于工程的重要性,大坝内布置了较为全面的监测项目。

2011年11月1日8时21分28秒(北京时间),工程坝址附近发生里氏6.0级地震;震源深度为21.7 km,震中距大坝坝址约26 km,地震时工程区地声轰鸣,震感强烈。

本次地震灾区面积1.04万km2,农村居民住房倒塌和破坏16.3万间,其他建筑受损面积15万m2,经过地震现场灾害损失评估,此次地震直接经济损失较为严重。震后水电站管理单位立即组织对工程进行了外观检查和安全监测。

1 震后水电站工程外观检查

地震发生后,立即对库、坝区水工建筑物及发电系统进行了巡视检查,重点对大坝工程、联合进水口、发电厂房进行检查,未发现异常现象,水库水面、坝基渗流未见异常。深孔泄洪洞未发现裂缝,其主体结构稳定,各闸门启闭设备运行正常。

2 震前震后工程安全监测资料分析

2.1 大坝监测布置情况

水电站工程最大坝高51 m,大坝为混合坝,0+000～0+496为碾压混凝土重力坝段,0+496～0+963.10为心墙堆石坝,心墙土料为风积黄土,属粉质壤土。碾压混凝土重力坝内外布置了位移、变形、应力、温度、接缝、渗透压力、渗漏量、帷幕监测等监测项目,10号坝段(0+155断面)及溢流坝段12号坝段(0+212断面)为典型监测断面;土石坝段内外布置变形、渗流、土压力等监测项目,(0+542)m断面作为主监测断面,右岸(0+752)m断面为副监测断面。

2.2 变形监测

2.2.1 内部变形监测

土石坝心墙内沉降量表明,大坝沉降的总趋势是下沉,沉降量的大小与填土的厚度基本成正比关系,坝越高的部位相应沉降量越大,震后土石坝内部变形变化较小,仅主监测断面914 m高程处沉降量增加0.2 mm,其他测点震前震后测值稳定。

混凝土坝坝体内部变形监测包括坝体接缝开合度观测、应力应变监测、坝体位移监测等监测项目。监测断面上坝体裂缝及应力应变震前震后测值稳定,震后基本保持震前的变化趋势,未发现异常变化。

2.2.2 外部变形监测

在混凝土重力坝顶设置激光准直线,共设28个观测点,各测点震前震后测值稳定,无异常突变。在高程869 m观测廊道内设置一条引张线,设5个观测点,震后坝体整体向下游位移,最大位移为0.77 mm,位于14号坝段的EX5。15号坝段的双向坐标仪DL3监测数据分析,震后该断面坝体向下游位移0.92 mm,向左岸位移0.36 mm。

震前震后坝体水平位移监测过程见图1。

2.3 坝体渗流监测

2.3.1 廊道扬压力监测

廊道内共埋设27支扬压力计,震前廊道内纵向、横向扬压力整体表现于河床断面大于左右岸断面的趋势,与库水位相关性较好,渗压水位与库水位存在5 m～35 m水头差,震后廊道各断面渗压变幅在0.2 m左右,其中9号坝段渗压水位较震前上升0.4 m,11月11日各断面渗压水位已恢复正常。

2.3.2 混凝土坝渗压监测

混凝土重力坝共27支渗压计,震后除位于坝基处的P10渗压水位上升1.05 m,12月1日基本恢复到震前水位,其他断面渗压水位保持了震前的变化趋势和水头差,未见异常突变。变化过程见图2。

2.3.3 土坝渗压监测

粘土心墙坝主要采用渗压计和测压管监测坝体渗压情况。监测分析震前震后心墙内渗压计监测水位平稳,最大变幅0.06 m,无异常突变。

2.3.4 渗漏量观测

混凝土重力坝、土石坝渗流量与震前比较,未发现异常变化。

2.4 绕坝渗流监测

2.4.1 左岸绕渗监测

在大坝左岸布置三测压管UP1,UP2,UP3,震后UP1,UP2均显突变,变幅分别为-0.18 m,0.12 m,震后两日内恢复震前水平;UP3震前震后稳定。

2.4.2 右岸绕渗监测

在大坝右岸布置三测压管右岸UP4,UP5,UP6。UP5,UP6震前震后基本稳定,震后UP4水位突降0.52 m,截止到11月30日,该渗压水位未恢复到震前水平,但渗压水位变化趋势与震前基本一致。

2.5 温度监测

在混凝土重力坝共布设温度计86支。以监测坝体内部温度、水库温度、大坝表面温度、坝基岩体温度。各项目温度计的观测结果与震前相比未发现异常。

混凝土大坝表面温度变化与库水温及环境温度相关性较强,震前呈缓慢降低趋势,震后测值稳定,未见异常变化。

2.6 大坝土压力

土石坝主监测断面粘土心墙内埋设2支土压力计,地震前后测值稳定,无明显变化。

2.7 发电洞应力应变

1号发电洞各断面共埋设4支钢板计、4组应变计。地震前后各断面钢板计测值稳定,无明显变化。应变计单轴应力震后各断面均有小幅变化,但对其长期变化趋势进行分析,震后对应力应变变化趋势影响较小。

应变计变化过程见图3。

3 结语

地震发生后,管理单位立即启动震后应急预案,组织有关工作人员对枢纽区和生活区进行震后检查,并对工程监测项目进行加密测量,通过现场巡视检查和震前震后安全监测资料的综合分析,可以得出以下结论:

1)从现场检查情况看,震后大坝坝体、引泄水建筑物未出现裂缝,各建筑物结构稳定、安全,闸门启闭设备运行正常。

2)从地震前后坝体及附属结构物主要监测资料的对比分析看,水库在震前的运行是正常的,2011年11月1日虽然遭受到6.0级的地震,震中烈度6度,地震前后大坝部变形有一定变化,但量值较小,考虑监测系统的实际运行情况以及水位影响,特别是考虑大坝渗流、土压力以及其他建筑物的应力应变等无明显变化,可以认为此次地震对大坝的整体安全没有实质性影响。这充分说明水电站工程设计合理,施工质量良好,工程管理科学。

参考文献

[1]王迎春,张子凤.某水利枢纽工程震后监测资料分析及震后安全评价[J].中国水利,2010(10):14-17.

地震波监测篇9

1 网络运行环境

安徽无人值守台站在陆续增加中，截至发稿时，安徽全省有8个无人值守前兆监测台站，12个无人值守测震台站，而且在不断新增中，这些无人监测台站几乎全部用的是电信固定IP宽带，通过VPN和省级中心节点联通。

2 摄像头设置

2.1 无线摄像头的参数

传统摄像头不仅仅需要接入电线，还需和数据线紧密连接，而数据线必须和网络中心相连，需要解决很多环境因素。而无线摄像头接上电线就可以投入工作，十分便利。但无线摄像头的设置比较麻烦。下面就从某一无线摄像头的设置出发，进行展开。

由于无线路由要随时进行访问，必须固定好其IP，否则让路由随机指定的话，网络摄像头就无法访问。首先把工作电脑和无线摄像头连接在同一个路由器的LAN口段内，两者被自动分配IP，然后电脑登录路由器管理页面，可以发现无线路由器的IP，然后登录进行设置。

如图1所示，选择设置IP获取的方式为“手动设置”，IP地址根据无线路由器的内网分布段，指定某一个不容易冲突且容易记忆的，并且设置好HTTP端口。

2.2 无线摄像头的联网

设置好固定IP的摄像头，进行无线连接非常关键，搜索附近的无线路由器，搜索成功后，选择好安全类型和加密方法，和无线路由器的一致，输入秘钥，确认后检验，完毕，如图2所示。

2.3 无线摄像头的用户

为了便于远程访问的安全性，一定要进行用户管理，不同用户权限不一样，如图3所示。

3 无线路由配置

3.1 无线路由的无线安全设置

通过核心路由，后面增加一无线路由，鉴于安全，无线路由开启MAC地址过滤功能，指定MAC列表内上网设备为白名单，并且开启WPA-PSK密码连接功能。如图3所示。

3.2 DMZ主机指定

DMZ是英文“demilitarized zone”的缩写，中文名称为“隔离区”，它是为了解决安装防火墙后外部网络不能访问内部网络服务器的问题，而设立的一个非安全系统与安全系统之间的缓冲区，通过这样一个DMZ区域，更加有效地保护了内部网络，因为这种网络部署，比起一般的防火墙方案，对攻击者来说又多了一道关卡[1,2]。DMZ主机，实际上就是把内网中的一台主机暴露在外网，直接使用公网IP，这样可以和外网一样，也就不需要启用UPNP了。只要启用了DMZ，直接就和外网一样，不需要启用UPNP映射端口。

指定路由器中DMZ主机，设置成无线摄像头的IP，如图5所示。

3.3 无线路由器中域名设定

动态DNS(Dynamic DNS，简称DDNS）是域名系统（DNS）中的一种自动更新名称服务器内容的技术。根据互联网的域名订立规则，域名必须跟从固定的IP地址。但动态DNS系统为动态域提供一个固定的名称服务器，通过实时更新，使外界用户能够连上动态用户的网址。众多无人观测台站所处网络环境虽然大多数是电信固定的IP宽带，但是总有个别例外，为了方便统一设置、管理，使用免费的花生壳域名，可以解决这个问题。具体设置如下：

在动态DNS栏目里，把提前申请的免费花生壳域名设置好，用户名，密码输入，登录，连接上就可以了。如图5所示，这样不论在哪儿，输入域名和端口号，就可以远程进行视频操作了。

4 结语

无线摄像头监控的使用，使监控更加灵活机动，而通过申请免费域名，手机和电脑都可以通过互联网远程访问摄像头，进行访问、对讲、录像、巡航，大大提高了工作效率。这样不仅促进了无人值守台站安保工作，也对分析预报人员对台站附近的环境变化影响有了切实可靠的了解。

摘要：从具体的设置细节出发,介绍了无线摄像头的设置方法,从技术难点处着眼,突出关键要点,尝试解决摄像头的灵活性布局问题的难点,互联网上不知台站具体IP地址的情况下,安全访问、控制远程无线摄像头的问题。

关键词：无线路由器,无线摄像头,转发规则,动态域名

参考文献

[1]阮光册.网络隔离技术的应用研究[J].网络安全技术与应用,2007,11:14-16.

[2]夏汉民.一种网络隔离技术的实现方案[J].计算机安全,2009,06:441-443.

[3]赵军,卢雨.在企业网中如何设置DNS[J].无线电通信技术,2002,05:61-63.

地震波监测篇10

1 Ad Hoc网络的概念

Ad hoc网是一种多跳的、无中心的、自组织无线网络，又称为多跳网(Multi-hop Network)、无基础设施网(Infrastructureless Network)或自组织网(Self-or-ganizing Network)。整个网络没有固定的基础设施，每个节点都是移动的，并且都能以任意方式动态地保持与其它节点的联系。在这种网络中，由于终端无线覆盖取值范围的有限性，两个无法直接进行通信的用户终端可以借助其它节点进行分组转发。每一个节点同时是一个路由器，能完成发现以及维持到其它节点路由的功能。Ad hoc网络凭借其基于IP的分组交换技术，可以提供高速率(现有的移动蜂窝网的传输速率不超过2 Mbit/s，而Ad hoc网络在2～6 GHz频段上可提供2～50 Mbit/s的数据速率)的数据业务和多媒体业务，从而成为第三代全球移动通信系统的一个重要补充;另一方面，Ad hoc网络也可以作为Internet网络的无线延伸。Ad hoc网络的平面结构如图1所示。

2 Ad hoc网络的特征

与其他传统通信网络相比，Ad hoc网络具有以下显著特点。

(1)无中心和自组织性。Ad hoc网络中没有绝对的控制中心，所有节点的地位平等，网络中的节点通过分布式算法来协调彼此的行为，无需人工干预和任何其它预置的网络设施，可以在任何时刻任何地方快速展开并自动组网。由于网络的分布式特征、节点的冗余性和不存在单点故障点，使得网络的健壮性和抗毁性很好。

(2)动态变化的网络拓扑。Ad hoc网络中，移动终端能够以任意速度和任意方式在网中移动，并可以随时关闭电台，加上无线发送装置的天线类型多种多样、发送功率的变化、无线信道间的互相干扰;地形和天气等综合因素的影响，移动终端间通过无线信道形成的网络拓扑随时可能发生变化，而且变化的方式和速度都难以预测。

(3)多跳路由。由于节点发射功率的限制，节点的覆盖范围有限。当它要与其覆盖范围之外的节点进行通信时，需要中间节点的转发，即要过多跳。此外，Ad hoc网络中的多跳路由是由普通节点协作完成的，而不是由专用的路由设备(如路由器)完成的。反过来，如果可以使用多跳路由，节点的发射功率可以很低，从而达到节省电能延长电池工作时间的目的。

(4)无线信道传输。Ad hoc网络采用无线传输技术作为底层通信手段，由于无线信道本身的物理特性，所能提供的网络带宽相对有线信道要低得多，并且无线信道的质量较差。考虑到竞争共享无线信道产生的冲突、信号衰减、噪音和信道之间干扰等多种因素，移动终端得到的实际带宽远远小于理论上的最大带宽，并且会随时间动态变化。传统的共享广播式信道是一跳共享的，而在Ad hoc网络中，广播信道是多跳共享的。一个节点的发送，只有其一跳相邻节点可以听到，而此范围之外的其他节点觉察不到。此外，地形或发射功率等因素影响使得Ad hoc网络中可能产生单向无线信道。

(5)移动终端的局限性。Ad hoc网络中，移动终端具有携带方便、轻便灵巧等好处。但是也存在固有缺陷，例如能源受限、内存较小、CPU性能较低等，从而给应用程序设计开发带来一定的难度，同时屏幕等外设较小，不利于开展功能较复杂的业务。

(6)安全性较差。Ad hoc网络是一种特殊的无线移动网络，由于采用无线信道、有限电源、分布式控制等技术，它更加容易受到被动窃听、主动入侵、拒绝服务、剥夺“睡眠”等网络攻击。信道加密、抗干扰、用户认证、密钥管理、访问控制和其它安全措施都需要特别考虑。

3 在地震监测系统中的应用

近年来，Ad Hoc网络的研究受到了重视。在民用领域，Ad Hoc网络可以用于偏远或不发达地区通信。在这些地区，由于造价、地理环境等原因往往没有有线通信设施，Ad Hoc网络可以解决这些环境中的通信问题。Ad Hoc网络还可以用于临时的通信需求，如商务会议中需要参会人员之间互相通信交流，在现有的有线通信系统不能满足通信需求的情况下，可以通过Ad Hoc网络来完成通信任务。Ad Hoc网络还可以用于灾难救助。在发生洪水、地震后，有线通信设施很可能因遭受破坏而无法正常通信，通过Ad Hoc网络可以快速地建立地震应急通信网络，保证救援工作的顺利进行，完成现场地震监测和紧急通信需求任务。

在Ad Hoc网络中，当两个移动主机在彼此的通信覆盖范围内时，可以直接通信。但是由于移动主机的通信覆盖范围有限，如果两个相距较远的主机要进行通信，则需要通过它们之间的移动主机的转发才能实现。因此在Ad Hoc网络中，主机同时还是路由器，担负着寻找路由和转发报文的工作。在Ad Hoc网络中，每个主机的通信范围有限，因此路由一般都由多跳组成，数据通过多个主机的转发才能到达目的地。故Ad Hoc网络也被称为多跳无线网络。其结构如图2所示。

Ad Hoc网络可以看作是移动通信和计算机网络的交叉。在Ad Hoc网络中，使用计算机网络的分组交换机制，而不是电路交换机制。通信的主机一般是便携式计算机、个人数字助理(PDA)等移动终端设备。Ad Hoc网络不同于目前因特网环境中的移动IP网络。在移动IP网络中，移动主机可以通过固定有线网络、无线链路和拨号线路等方式接入网络，而在Ad Hoc网络中只存在无线链路一种连接方式。在移动IP网络中，移动主机通过相邻的基站等有线设施的支持才能通信，在基站和基站(代理和代理)之间均为有线网络，仍然使用因特网的传统路由协议。而Ad Hoc网络没有这些设施的支持。此外，在移动IP网络中移动主机不具备路由功能，只是一个普通的通信终端。当移动主机从一个区移动到另一个区时并不改变网络拓扑结构，而Ad Hoc网络中移动主机的移动将会导致拓扑结构的改变。

对于Ad Hoc网络，网络是随时生成而且具有易构性，不需要事先存在的网络来支持，因此，应用很广泛也很简单。但是这种网络有很强的独立性，它可以单独存在，它的特性和它所使用的主动的、按需驱动的路由协议都令它难以与互联网通信，达到交互信息的目的。为了达到Ad Hoc网络中的移动主机可以在不同的Ad Hoc网络间移动和随时接入互联网，利用移动IP协议可在不同网络中漫游的特性，结合移动IP和Ad Hoc网络，即MIPMANET，提供一种将Ad Hoc网络使用按需驱动的路由机制，移动IP提供代理地址和反向隧道的Ad Hoc网络接入互联网的解决方案。图3为Ad Hoc网络接入互联网的模型。

4 结束语

随着Ad Hoc网络技术的不断发展，Ad Hoc本身也越来越成熟，采用Ad Hoc技术构建网络，比起其它有线和传统的无线通讯方式有着不可比拟的优越性。而且，随着Ad Hoc网络技术不断成熟，Ad Hoc网络技术在地震监测领域的应用会越来越成熟。

参考文献

[1]郑少仁,王海涛,赵志峰,等.Ad Hoc网络技术[M].北京:人民邮电出版社,2005-10.

[2]王海涛,郑少.移动Ad hoc网络路由协议及其性能比较[M].重庆:重庆邮电学院学报,2002(14):11-12.

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