Двухкоординатный наклометр с емкостным преобразователем перемещений

• Автор: Гусев, Георгий Александрович
• Шифр специальности: 01.04.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 111 c. : ил

Изучение геофизических явлений с помощью наклономеров, т.е. приборов, измеряющих наклон корпуса, связанного с объектом наблюдения, относительно местной гравитационной вертикали, занимает значительное место в экспериментальной геофизике,-
Явления, изучаемые с помощью наклономеров, можно разделить на два класса: приливные и неприливные. Приливные явления возникают в упруго-вязкой Земле при гравитационном взаимодействии с Луной и Солнцем. В этом случае мы очень точно знаем амплитуду, частоту и фазу прйливообразующих сил, а по реакции Земли на эти силы можем судить о ее строении. Количественными характеристиками наблюдаемых наклонов служат обычно величины ТГ= и “Эе. = , где 1^н и
определяемые в результате гармонического анализа наблюдаемых приливов амплитуда и фаза различных типов приливных волн (лунных, солнечных и их комбинаций), а и - рассчитанные теоретические амплитуды и фазы соответствующих волн в предположении абсолютно упругой Земли.
Используя наклономерные наблюдения приливных явлений, можно в принципе решать задачу определения "континентальных", а затем и "глобальных" значений величин И л ^ для подтверждения правильности выбора модели Земли по другим данным (сейсмическим, гравиметрическим, астрономическим и др.) /I/. При этом для определения по "К числа Лява с точностью
^ 1% требуется точность определения "б" не менее 0,2-0,3% /2/. Однако, как показывают многочисленные наблюдения, сделанные разными авторами, значения ^ н сб варьируются даже в пределах одной штольни, причем разброс значений суще-

ственно превышает требуемую точность. Кроме того, существуют временные вариации этих величин. На приливные наклоны оказывают влияние большое число факторов, учесть которые с достаточной точностью, по-видимому, не представляется возможным.
К ним относятся эффекты, связанные с горизонтальными неоднородностями места наблюдения: "полости", "топографии", "геологии" /3/, косвенными эффектами океанских приливов (притяжение, изменение потенциала, прогиб земной коры) Д/, нагрузочными эффектами, связанными с изменением атмосферного давления /5/, локальным влиянием температурной суточной волны /6, 7/ и т.п.. Поэтому связывать измеренные значения "К и , даже усредненные по многолетним рядам наблюдений с "континентальным", а тем более с "глобальным" строением Земли нельзя, поскольку эти значения целиком определяются локальными особенностями места наблюдения. Последнее обстоятельство указывает на иной подход к приливным наклономерным наблюдениям. Изучая аномалии в наблюдаемых приливах, связать эти аномалии со строением земной коры /9, 10, II/. Влияние структурных нарушений земной коры на приливные наклоны уже доказано, например, /10, 12/, однако для перехода к количественным оценкам необходимо поднять представительность наблюдений наклонов путем создания сетей, профилей станций в изучаемых районах. Для отработки методики измерений подобные сети целесообразно оборудовать и в местах с хорошо изученным строением, известными структурными нарушениями.
В случае неприливных явлений мы не можем вычислить действующие силы и их вариации во времени и пространстве, что сильно затрудняет интерпретацию наблюдений. Изучение неприливных наклонов ведется по следующим основным направлениям.
I) Изучение медленных наклонов, особенно в тектонически-ак-

тивных районах. Решение проблеш осложняется чрезвычайно малыми скоростями изменения наклонов вплоть до 0,04"/год /7/. Единственным путем увеличения точности в этом случае является измерение наклонов большим числом наклономеров. Ю.С. Доброхотов по этому поводу замечает: "... в изучаемом тектоническом районе должно быть размещено возможно большее число наклономерных станций. Тогда наклоны, измеренные в многих точках, вместе с геодезическими данными позволят составить подробное представление о развитии движений во времени" /13/. 2) Проблема изучения связи деформаций земной коры с скрытым перемещением вещества внутри (жидкости, магма) /I/. 3) Проблема выявления связи наклонов с землетрясениями и использование аномального хода наклонов перед землетрясениями как прогностического признака /I/. Замечательно, что в некоторых случаях обнаружен аномальный ход наклона, зарегистрированный на значительных эпицентральных расстояниях /14/. Увеличение представительности наблюдений наклонов для повышения достоверности в равной мере относится и к этим двум проблемам.
В последние годы возрастает интерес к прикладным наклономерным наблюдениям. Он обусловлен необходимостью изучать не только малые наклоны в специально оборудованных штольнях, но и относительно большие наклоны за продолжительное время. Сюда относится решение жизненно важных задач при наблюдениях за деформационными процессами больших инженерных сооружений -дамб, плотин, АЗС и др. подобных объектов, наблюдение и изучение наклонов, связанных с оползневыми и деформационными явлениями, возникающими из-за существенных нарушений структуры земной поверхности при больших объемах горных работ - разработка полезных ископаемых, сопровождаемая образованием пустот, перемещением значительных масс и т.д.

транскриптор Ф5033 избыточно универсален в нашем случае и малонадежен. Поэтому был разработан специализированный транскриптор в виде отдельной дополнительной платы в блоке управления.
В исходном состоянии частотомер, транскриптор и перфоратор отключены от сети 220 В, напряжение питания на датчики наклонов не подано. Работа системы задается таймером блока управления, синхронизируемым термостатируемым кварцевым генератором "Гиацинт" с частотой 5 МГц. Через интервал времени, который может быть выбран равным 10 мин, I час или вручную кнопкой "Пуск", происходит включение частотомера, транскриптора и двигателя перфоратора, т.е. комплекс приводится в состояние готовности измерения и записи (перфорирования) кода значений частот, поступающих от датчиков наклонов. Система допускает подключение 15-ти датчиков наклона при общем числе каналов 16. К первому каналу подключен преобразователь код времени - частота для привязки каждой записи к реальному времени. После опроса 1-го (временного) канала подается питание на датчик наклонов, подключенный ко П-му каналу, производится измерение и запись частот, соответствующих четырем состояниям 2-х реле датчика. Время измерения одной частоты выбирается переключателем частотомера и обычно составляет либо I сек, либо 10 сек. При этом время, затрачиваемое на опрос одного датчика составляет 8 или 48 сек соответственно (пауза I и 2 сек). Затем напряжение питания подается на датчик № 2 и процесс повторяется. После окончания опроса последнего датчика частотомер, транскриптор и перфоратор отключаются от сети. Для исключения работы частотомера при большом "выбеге" частоты собственного генератора при включении, частотомер синхронизируется внешним для него генера-