隧道施工对泾县地震台DSQ倾斜仪观测影响分析

郑海刚， 王雪莹， 何 康， 郎孝龄， 汪丹丹， 李军辉

（1. 安徽省地震局， 合肥 230031； 2. 泾县地震台， 安徽 泾县 242500）

0 引言

地震观测分析人员要从观测资料中捕捉到真正的地震前兆异常信息， 就必须通过调查、 分析，总结观测资料中的各种干扰因素的特点， 并能在分析预报工作中设法消除和削弱某些干扰， 从而提取可靠的地震前兆异常信息[1]。 在分析前兆资料的过程中， 地震台周边环境的变化是不可忽视的重要因素。 因此分析与掌握地震前兆仪器记录中的各种非潮汐和应力变化所产生的干扰因素的特点， 是能否提取有效、 可靠的地震前兆异常信息的关键环节[4-7]。 京福高铁从泾县地震台所在地区经过， 其隧道施工使泾县地震台的远场环境发生变化， 对该台DSQ 倾斜仪的观测数据有无影响，是本文分析论证的重点。

1 台站概况

图1 泾县地震台区域构造及位置图Fig1 The regional structural and location map of Jingxian seismic station

泾县地震台位于安徽省宣城市泾县城关镇桃园村湖山坑。 台址周围三面环山， 有一条山涧小溪从附近穿过[2-3]。 构造上处于皖南山区南陵凹陷南端， 附近有江南断裂和周王断裂通过， 小断层发育（图1）。

该台始建于1975年， 1976年7月投入正式观测， 目前主要观测手段有测震、 地形变、 地磁和电磁波， 其中形变学科主要仪器有DSQ 倾斜仪和SSY-Ⅱ伸缩仪， 两套仪器均布设在山洞中（图2）， 山洞岩性为志留系石英砂岩， 覆盖层厚度最小约20 m， 最大约50 m， 洞室年温差0.3 ℃。 观测墩用大片石砌筑， 较坚固。

图2 泾县地震台形变仪器分布图Fig1 The distribution map of deformation instrument in Jingxian seismic station

2 环境变化

京福高铁泾县隧道2011年6月开始施工， 隧道总长4.5 km， 走向北北西。 此次施工在泾县地震台DSQ 倾斜仪观测山洞5 km 范围内， 形成了6处环境变化点（图3）， 分别为： ①隧道北口， 距离山洞西北方向4.0 km； ②斜井， 距离山洞西北方向1.5 km； ③斜井工作面， 距离山洞西北方向1.5 km； ④隧道南口， 距离隧道西南方向1.4 km；⑤北堆石， 距离观测山洞西北方向370 m； ⑥南堆石， 距离观测山洞东南方向380 m。

为了进一步分析上述环境变化点对泾县地震台DSQ 倾斜仪观测的影响程度及方向， 我们分西北和西南两个方向对上述6个点的土石方变化量进行了统计分析（表1）。 其中西北方向有4个点，隧道北口、 斜井、 斜井工作面为挖掘土石方， 北堆石为堆积土石方， 综合测算西北方向挖掘土石方20.95×104m3； 西南方向有2个点， 隧道南口为挖掘土石方， 南堆石为堆积土石方， 综合测算西南方向挖掘土石方8.40×104m3。 由此可知， 观测山洞西北方向的土石方变化量大于西南方向， 京福高铁泾县隧道施工对泾县地震台DSQ 倾斜仪观测的影响主要来自于西北方向。 由于西北方向为挖掘土石方， 致使岩石重力减少， 因此会导致DSQ 倾斜仪南端点和西端点上升， 即观测仪器南北向和东西向测值将会有所减小。

图3 隧道施工点与观测山洞位置示意图Fig.3 The schematic diagram of tunnel construction points and observation cave position

表1 隧道施工点土石方量统计Table1 The statistical table of earthwork of tunnel construction points

3 观测资料变化分析

泾县地震台DSQ 倾斜仪南北和东西方向的数据变化都有一定的年变规律， 即南北向在趋势下降的基础上， 每年有下降-转折-上升的过程； 东西向在趋势上升的基础上， 每年有下降-转折-上升的过程。 该台DSQ 倾斜仪年变幅度统计表明（表2、 3）： 南北向下降年变幅在1 200～1 300（10-3″）之间， 平均为1 110（10-3″）， 上升年变幅在900～1 420（10-3″）之间， 平均为1 116（10-3″）；东西向下降年变幅在240～370（10-3″）之间， 平均为305（10-3″）， 上升年变幅在840～1 950（10-3″）之间， 平均1 395（10-3″）。

表2 DSQ 倾斜仪南北向年变幅统计Table 2 The statistical table of NS-trending annual amplitude of DSQ tiltmeter

泾县地震台DSQ 倾斜仪南北向， 2011年下降幅度为1 917.42（10-3″）， 2012年下降幅度为1 846.59（10-3″）， 相比往年上升年变幅平均值都有所增加； 2011年上升幅度为766.43（10-3″）， 相比往年下降年变幅平均值有所减小。 泾县地震台DSQ倾斜仪东西向， 2011年下降幅度仅为8.00（10-3″），相比往年下降年变幅平均值变化幅度较小； 上升幅度为1 689.45（10-3″）， 与往年测值变化不大。 2012年， 下降幅度1 641.96（10-3″）， 相比往年年变幅平均值有大幅增加。 由此可知， 泾县地震台DSQ 倾斜仪南北和东西两个方向下降年变幅均有所增加，测值有所减小。 这一结果与我们对环境变化点土石方量分析的结果是一致的， 进而说明2011-2012年泾县地震台DSQ 倾斜仪南北和东西两个方向的数据异常变化， 不是地震前兆异常， 而是京福高铁泾县隧道施工的影响。

4 结论

（1）京福高铁泾县隧道施工使泾县地震台形变观测山洞西北方向的岩体重力减轻， 泾县地震台DSQ 倾斜仪南端和西端上升， 从而导致2011年至2012年DSQ 倾斜仪南北和东西两个方向下降年变幅均有所增加， 测值有所减小。

表3 DSQ 倾斜仪东西向年变幅统计Table 3 The statistical table of EW-trending annual amplitude of DSQ tiltmeter

（2）2011年至2012年间泾县地震台DSQ 倾斜仪南北和东西两个方向的数据异常变化， 不是地震前兆异常， 而是京福高铁泾县隧道施工的影响。

[1] 陈德福. 地壳形变动力学观测与研究[M]. 北京： 海洋出版社， 1993.

[2] 安徽省地震局. 安徽省地震监测志[M]. 安徽： 安徽大学出版社， 2004.

[3] 王雪莹. 淮北、 泾县地震台形变观测异常形态的分析[J].防灾科技学院学报， 2006， 8（3）： 61-64.

[4] 狄樑. 常熟地震台DSQ 水管倾斜仪干扰分析[J]. 地震地磁观测与研究， 2012， 33（1）： 57-60.

[5] 黄晓华， 陈传昌， 陈智勇， 等. 厦门地震台数字化水管倾斜仪观测资料分析[J]. 大地测量与地球动力学，2006， 29（增刊）： 72-75.

[6] 冯英， 赖爱京， 徐衍刚， 等. 乌什地震台DSQ 水管倾斜仪资料干扰初步分析[J]. 内陆地震， 2010， 24（2）：186-192.

[7] 熊先保， 林立峰， 杨 婕. 水管倾斜仪与摆式倾斜仪抗干扰能力分析[J]. 华南地震， 2013， 33（2）： 34-40.