Местные сети сейсмографов

Требования к сетям сейсмографов. В районах предполагаемо­го сооружения таких объектов, как крупные плотины и ядерные реакторы, иногда полезно разместить, пока не начались главные строительные работы, чувствительные сейсмографы для записи местных землетрясений. При этом преследуются следующие це­ли: 1) определить частоту местных землетрясений (если они воз­никают); 2) определить положение сейсмических очагов и их глу­бину; 3) определить магнитуду и признаки, указывающие на тип механизма очага землетрясений; 4) получить возможность про­гноза сейсмического режима.

Чтобы определить положение очага землетрясения с требуе­мой точностью, необходимо записать с помощью по меньшей мере четырех близко расположенных сейсмографов приход про­дольных (и, если возможно, поперечных) волн с точностью не ху­же ±0,1 с. Для всех сейсмографов должна существовать общая система отсчета времени, и приборы следует располагать опти­мальным образом вокруг сейсмоактивного района. Для плотин главные задачи исследования могут быть решены в два этапа. На предварительном этапе, когда главной целью является выяс­нение того, происходят ли вообще в данном районе землетрясе­ния, достаточной может оказаться минимальная сеть, состоящая из трех короткопериодных сейсмометров для вертикальной со­ставляющей колебаний. С помощью такой сети производится грубая оценка частоты фоновых землетрясений, положения их очагов (с использованием продольных и поперечных волн), маг­нитуда. Если преобладают землетрясения с местными очагами, сеть надо увеличить по меньшей мере до четырех сейсмографов; дополнительный сейсмометр должен быть установлен как можно ближе к активной области.

В течение нескольких лет после постройки плотины и макси­мального наполнения водохранилища рекомендуется вести на­блюдения с помощью сети, состоящей по меньшей мере из четы­рех приборов. Если действительно возникнет серия землетрясе­ний, сеть должна быть сгущена. Такой анализ возбужденной водохранилищем сейсмичности заслуживает специального иссле­дования. В этом случае точность определения очагов землетрясе­ний должна достигать 1 км, чтобы можно было проводить сопо­ставление с положением геологических разломов.

Расположение сетей. Выбор мест для чувствительных сейсмо­графов часто определяется такими практическими соображения­ми, как возможность безопасной установки на строительной пло­щадке.  Однако  конфигурация  сети  должна,   насколько  это практически возможно, удовлетворять нескольким общим требо­ваниям.

Прежде всего, приборы должны быть размещены равномерно по всем направлениям от объекта. Расстояние между станциями не должно быть больше 30 км и меньше 5 км. Выбор конкретных мест определяется местными тектоническими структурами. Луч­ше всего размещать приборы на обнажениях пород фундамента, и они должны быть максимально удалены от участков строи­тельных работ, от ручьев, карьеров, водосливов и т. д. Как прави­ло, место для приборов надо выбрать так, чтобы не пришлось их передвигать в течение всего срока работы. До того как приборы будут окончательно установлены, в местах их предполагаемого размещения полезно также провести полевые наблюдения с по­мощью портативных сейсмографов для оценки сравнительного уровня фоновых микросейсм.

Оказалось целесообразным помещать сейсмометры в неглу­бокие (около 1 м) ямы, вырытые в поверхностном грунте. Удобный защитный кожух обычно представляет собой стальной барабан с водонепроницаемой крышкой, укрепленный на основа­нии из залитого на дно ямы бетона.

Характеристика сейсмографов. В настоящее время выпускает­ся целый ряд элементов, из которых можно смонтировать подхо­дящую схему сейсмографа с высоким усилением. Таким образом, можно сконструировать много схем, соответствующих устано­вленным ранее требованиям. Следующие две альтернативные схемы А и В удовлетворяют минимально необходимым требова­ниям и испытаны в полевых условиях. В обоих случаях сейсмо­граф должен хорошо работать в диапазоне частот от 5 до 50 герц.

Схема А. В этой схеме используются обычные портативные сейсмометры и устройства визуальной записи. Станции сети не связаны между собой, и каждый самописец отмечает марки времени от собственных кварцевых часов. Запись обычно про­изводится на закопченной бумаге, и бумажные ленты надо ме­нять каждый день. Это может делать любой человек из обслужи­вающего персонала без специального обучения.

Портативная схема в каждом комплексе включает четыре компоненты: 1) сейсмометр, 2) водонепроницаемую кассету на одну ленту с лентопротяжным механизмом и батареями (раз­меры устройства — приблизительно 50 х 50 х 25 см), 3) радио­приемник, 4) источник энергии — например зарядное устройство, работающее от солнечных батарей.

Схема В. Здесь используется телеметрическая передача сигна­лов от отдельных сейсмометров сети в центр регистрации по проводам. В каждом пункте, где установлен сейсмометр, нужна энергия для питания усилителей и генераторов электрических ко­лебаний. На записывающей станции также нужна энергия для де­текторов сигналов, усилителей, барабанных регистриров и маг­нитофонов. Эта схема дороже, чем схема А, из-за стоимости на­земных линий. Большим ее преимуществом является централиза­ция записи в одном удобном и доступном месте. Обслуживаю­щему персоналу редко приходится посещать места, где устано­влены сейсмометры. Все компоненты телеметрических систем в настоящее время выпускаются промышленностью.

Работа сети и анализ данных. Функционирование сети сейс­мографов типа А и В не требует привлечения специалистов по приборам и штатного сейсмолога. Важнейшее условие для про­ведения всех таких исследований сейсмичности-непрерывность работы и минимум переделок в системе наблюдений.

При использовании любой схемы оператору надо каждый день примерно в одно и то же время менять бумажную ленту. Он должен отмечать дату и место записи каждой сейсмограммы. Все существенные изменения в характеристиках схемы должны быть записаны в эксплуатационном журнале. Может оказаться необходимым время от времени проводить настройку и кали­бровку сейсмографов в соответствии с указаниями изготовителя.

При работе с телеметрической схемой В детекторы, радио­приемник, часы и барабаны регистрира обычно можно разме­стить в небольшой комнате в техническом помещении. Пере­менный ток там, как правило, имеется. Чаще всего сейсмо­граммы можно просматривать и хранить в том же помещении. Всю сейсмологическую аппаратуру следует прикрепить к элемен­там каркаса сооружения, чтобы избежать смещения и поврежде­ния приборов во время землетрясения.

Анализ материалов, получаемых при использовании схемы с большим увеличением, часто требует участия опытного сейсмо­лога. Конечно, никаких особых договоренностей не требуется, ес­ли местные землетрясения не регистрируются или если они очень редки. Однако если район сейсмически активен или же в районе плотины к окончанию ее строительства местная сейс­мичность возрастает (или если складываются оба этих условия), желательно получить консультации по анализу сейсмограмм у опытного специалиста-сейсмолога.

Оценки стоимости. Составные части схем А и В в настоящее время достать нетрудно, и они широко используются сейсмоло­гами. По ценам 1978 г. сейсмометры, применяемые в схеме А, стоят около 1000 долларов. Полный комплект портативной за­писывающей системы можно купить за 4 тыс. долларов. Со­ответствующий комплект солнечных батарей стоит примерно

500-600 долларов. Таким образом, общая стоимость сети, со­стоящей из 4 станций типа А, составляет около 20 тыс. долларов. В эту сумму не включены затраты на подготовку ям и приобре­тение защитных кожухов.

Стоимость установки сети приборов типа В, которым следует отдать предпочтение, несколько выше. Комплект из сейсмоме­тра-усилителя-генератора, предназначенный для установки на каждой станции, продавался в 1978 г. по цене около 1800 долла­ров. Комплект из детектора-усилителя-регистрира, устанавли­ваемый в центре регистрации, стоит около 2500, подходящие кварцевые часы-около 1500, а широкополосный радиоприем­ник-500 долларов. В результате общая стоимость оборудования в ценах 1978 г. опять же составляет около 20 тыс. долларов. Од­нако требуются дополнительные расходы на прокладку линий телеметрической связи. Кое-где удается арендовать коммерче­ские телефонные линии (в некоторых местах бывает удобно уста­новить телеметрическую связь с помощью высокочастотных ра­диопередатчиков и приемников).

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий
SQL - 48 | 0,106 сек. | 12.54 МБ