地磁台站建设经验探讨.doc

“十五”地磁台站建设经验浅谈杜文勇 訾少刚 马小军 贺永忠（宁夏地震回族自治区地震局 银川750001）摘 要：本文结合“十五”宁夏地磁台站磁房建设，介绍了地磁台站建设中场地磁性控制、建筑材料磁性检测等方面的一些经验，对其他环境类似的兄弟台站具有较好的借鉴意义。关键词：宁夏 地磁台站 建设经验图1：宁夏地磁台站FHD磁房剖面图Fig.1 The Ningxia geomagnetic observatory stands the FHD magnetism room sectional drawing前言 “十五”宁夏地磁台站建设项目是中国地震局“十五”数字地震观测网络项目宁夏分项目的一部分，建设内容主要包括银川、中卫、固原三个FHD地磁记录室和银川地磁台绝对观测室建设。 除银川地磁台绝对观测室2008年12月建成投入使用外，该项目其它工程截止到2007年8月全部建成并投入试运行。 1 建设思路依托原有台站；因地制宜；节约资金 依据设计方案，结合实际，经过勘选论证，宁夏地磁台站按照“依托原有台站；因地制宜；节约资金”的基本原则进行建设，起初对每个拟建场地遴选出2-3个进行详勘，拟选场地至少有1个在原有台站附近，详勘后，如果原有测震或流体台站附近符合地磁台站建设要求，那么在多个候选场地中应优先选择原有台站，原有台站可以是除地电阻率台站以外的其他任何台站，这样做可以最大限度的利用原有台站的通讯、供电、交通和观测室，以达到节约资金的目的。另外，从设计和实施方面都要考虑周到，在统一图纸设计的前提下，根据各地具体情况，因地制宜进行建设，比如，新建银川北塔地磁台绝对观测室和银川、中卫、固原三个FHD地磁记录室。绝对观测室由于跨度大设计有圈梁、构造柱，墙体50cm厚，中间夹10cm保温层。FHD地磁记录室则全部设计为拱形素混凝土现浇。中卫、固原新建FHD地磁记录室均依山而建，根据实际地形将山体开凹槽，由于是石山，基础不需作过多处理，而银川地磁台院内绝对观测室和FHD地磁记录室基础因处于湿陷性黄土区域需要处理。2 选择建筑材料多方调研，合理选材，即降低了成本又达到了弱磁目标由于绝对观测室结构与FHD记录室不同，所以需要钢筋的无磁性替代品，考虑到铜材价格较昂贵，经过市场调研，决定采用玄武岩纤维复合筋，玄武岩纤维复合筋（BFRP）是以玄武岩纤维为增强材料与乙烯固化剂等基体相结合经拉剂工艺成型的一种新型复合材料。重量是钢筋的1/5。抗拉能力是钢筋的120%，是一种不生锈的电绝缘体，具有非磁性，尤其具有极高的耐酸性和耐碱性。对水泥砂浆中的水分浓度及二氧化碳的浸透和扩散具有较高的容许度，可防止在苛刻环境下使用混凝土构筑物的腐蚀，从而达到提高建筑物的耐久性。装饰用材料，如铜钉、铜合页、铜插销等铜制品是首选材料3，一般来讲，纯铜材料没有问题，但关键在于纯铜制品硬度不能达到要求，并且目前市场所谓的铜材制品纯度不够，有一定磁性，利用 G856 仪器进行测量，可以很快确定铜材磁性是否达标，发现不合格的坚决剔除，对于FHD这样的小型建筑物，根据“九五”建设经验，使用全素浇混凝土，不夹铜筋，也未使用玄武岩复合筋，这样仍能满足建筑物结构强度的要求，还可以节约经费。磁房建设使用的其它材料主要有水泥、石灰石、木材、SBS防水材料等（表1），这些建筑材料选择也是关键，要亲临现场，多检测、多比较，指定施工方购买选定材料，并且每批次材料均有甲方技术人员跟随到现场监督。表1：宁夏地磁台站建设规模、主要材料使用及仪器安装情况建设地点银川地磁台院内中卫固原土建任务绝对观测室FHD磁房FHD磁房FHD磁房建筑面积146m240m225m225m2仪器墩规格6个；0.5m0.5m1.2m1个；0.4m0.4m1.2m各1个；0.4m0.4m1.2m开槽尺寸（长*宽*深）22m15m4.2m15m9m2m7m5m4.5m仪器墩材质石灰岩石灰岩石灰岩主要材料玄武岩复合筋、高抗硫酸盐水泥、石灰岩、水洗砂普通硅酸盐水泥、石灰岩、砂子安装仪器CTM-DI106、MINGEO、GM4、FHDZ-M15、FHD-1FHD-2测量分量F、H、D、Z、I、X、YF、H、D3建设场地梯度测量及建筑材料磁性检测（1）自创探头贴近移动法，提高检测效率磁房建设用材料都必须通过严格检测，观测墩材料磁化率必须小于110-6，房屋建筑材料磁化率必须小于110-5，水平梯度小于或等于1nT/m2。磁房地基开挖前后都要做水平梯度测量，使用G-856核旋仪，探头高度30cm，测量点线间距均为0.5m，每增高30cm都要测一次水平梯度，发现异常区域立即排查，在检测现场找到异常数据点位置，将探头贴近地面逐一排查，F读数最高处即为磁异常存在的地方，如果探头离磁异常物太近G856就无法读数发出尖叫声，这也可判定异常物的位置所在。场地梯度测量一般选在阶段工程结束期进行或施工人员休息的间歇进行，以不影响工程进度，发现问题一定要及时的排除，以免造成更大损失，图2和图3分别为银川地磁台绝对观测室基础施工阶段检测出磁异常物质和异常排除后水平梯度等值线图。（2）改进检测设备，提高检测精度为使建筑材料磁化率达到规范要求，所有建筑用材必须到现场精心挑选，如无法就地检测，必须将样品带回，在本台专用检测场地进行检测，检测工作必须在每天磁场活动平静时段进行。严格按规范制作样品检测装置，初期实际检测过程中发现按规范探头距离样品太远（三倍样品盒宽度），效果不理想。为使检测结果更准确对检测架进行了改进，经过反复试验将探头与样品中心距离缩短至一倍样品盒宽度效果最佳。主要建筑材料检测结果如表2。图2梯度测量时有磁异常等值线 图3排除磁异常后等值线Fig.2 when gradient measurement has Fig.3 after elimination magnetismmagnetism unusual equivalent line exceptionally, equivalent line表2：地磁台站建设主要材料磁化率检测结果材料名称磁化率材料名称磁化率混合料15.11479E-06普通砂子11.68E-06混合料23.63892E-06普通砂子22.748E-06混合料34.70768E-06普通砂子31.603E-06混合料43.94428E-06普通砂子42.698E-06石子12.41763E-06普通砂子53.588E-06石子21.60325E-06水泥17.129E-07石子32.24E-05赛水泥26.565E-06石子43.22432E-05洋瓦13.87E-06水洗砂7.88895E-07洋瓦24.252E-06 另外，因为基础处理好之后，磁房主体都是一次性现浇成型的，现浇过程中无法进行检测和梯度测量，所以，技术人员对现场磁性物质的监控就显得尤为重要，磁性控制不仅包括对建筑材料的磁性测量，同时更重要的是在保证材料无磁性的情况下，施工过程中场地磁性水平的控制。建设过程中磁性污染主要表现为几个方面：1）建筑材料本身带来的污染； 2）建筑用脚手架等有磁物体对建筑材料的二次磁性污染；3）施工人员将铁磁性物质遗留到施工场地。对于这些污染的排除，要有高度的责任心，首先是对施工人员的严格要求，必须做好各类工具，尤其是铁磁性工具进出场登记工作，保证工具不被遗留于场地；同时要求建筑工人尽量穿着不带有铁磁性装饰的衣服，不携带打火机等小的铁磁性物品34。3磁性土对建设场地梯度影响的试验结果使数据分析处理更为简洁因为中卫、固原FHD地磁记录室分别选建在以石灰岩和沙页岩为主的山坡上，所以建设期间进行水平梯度测量和磁异常排查很少受到自然土磁性影响。相比之下，地处平原地区的银川地磁台绝对观测室及FHD地磁记录室建设时受自然土磁性影响较大，对基础进行处理需要挖2-4米深的凹槽，在做梯度测量时如果探头距离四周自然土的距离较近，地磁总场F读数会受到影响（图4左侧靠近地槽自然土），经试验，在测量时探头与自然土的距离以大于1m为宜，图4为探头在不同高度时沿EW向所测得的梯度曲线，在探头距离地面60cm和图 5 银川地磁台绝对观测室内磁场梯度等值线分布图Fig.5 in Yinchuan geomagnetic observatory absolute observation room magnetic field ladder图4 探头距离地面不同高度同一测线梯度图Fig.4 the probe head is away from ground different highly identical survey line gradient chart120cm、180cm时明显有一个差值，可见，探头高度越高受自然土的影响越小，在1m以上几乎不受自然地面影响4，因此，在数据分析处理时可剔除受磁性土影响变化较大的数据，使数据分析处理更为简洁。不能盲目将自然土作为回填等使用，回填土必须过筛并检测，原因是自然土中可能受建筑垃圾等影响而存在铁磁性物质。工程完工后对室内进行了细致的磁场梯度测量，测量结果表明，建成后银川地磁台绝对观测室及三个 FHD 观测室磁场梯度满足规范要求，达到了1nT/m 的水平5，图5为银川地磁台绝对观测室建成后室内水平梯度等值线图。结束语 地磁台站建设已经有很多经验可借鉴，也比较成熟。但地域不同，所选择施工方法，施工用材也不尽相同，因此，地磁记录室建设中场址勘选、建设方案确定、建设材料把关及梯度测量至关重要。宁夏地磁台站建设根据实际因地制宜，地磁记录室建成投入使用符合规范要求，数据产品精度、连续率、完整率较高，完全达到了设计要求。参考文献 1 吕俊强，杜文勇，等.银川地磁台FHD观测室建设经验浅谈J.地震地磁观测与研究，2008，29（6）：95-992刘连柱 2002 .地震监测M.北京:中国地震局监测预报司 3 郑柯献，郑在壮，陈维超.琼中地震台地磁记录室改造.地震地磁观测与研究. 2007，28（2）：87-884 郎孝龄，翟义勇，等.泾县地震台地磁FHD 仪器房建设几点体会J.防灾科技学院学报 2007，9（3）：72-735 中国地震局监测预报司. 1995.地震电磁观测技术M.北京:地震出版社6http:/10.2.210.50/QualityReview/Mnoise.aspx “Fifteen” Ningxia geomagnetic observatory station construction empirical approach and achievement appraisal.DU Wen-yong，ZI Shao-gang，MA Xiao-Jun，HE Yong-zhong（earthquake Administration of Ningxia Hui Autonomous Region，Yinchuan 750001，Ningxia，China）Abstract: In the geomagnetic observatory station construction earth magnetism recording cameras construction is a key, the observation standard has the strict stipulation to the building magnetic level, must act as circumstances permit magnetism room to design and to construct.Grasps each detail in the construction process, earth magnetism recording camera can satisfy the instrumentation the magnetic environment request.This article unifies “15” the Ningxia geomagnetic observatory station magnetism room construction, passed on geomagnetic observatory station construction some experiences, the Taiwan station has certainly certainly to other brothers profits from the significance.Passes through completes after the Taiwan station delivers the data the continuity, the integrity, relevantly and so on to carry on the analysis, appraises in the Taiwan station magnetism room construction the success and failure.Key word: Ningxia; Geomagnetic observatory station; Construction experience; Analysis appraisal.