信宜地震台观测窿道改造的防潮保温处理

2022-09-30

观测窿道改造是“十五”信宜台综合改造的重要内容之一。根据改造方案, 原来单一功能的地倾斜观测窿道改为测震、地倾斜综合观测窿道。除了在洞内安装两套仪器外, 还要安装测震数据采集器和网络通信等设备。而两套仪器设备对观测环境的要求各有不同, 倾斜仪对观测环境要求稳定, 不能有气流干扰, 年温差小于0.5℃, 湿度要求不大于90%;而地震观测虽然对温度的变化要求不是很严格, 但测震系统的部分设备 (如机柜的数据采集器、路由器、光纤盒、电池、网路线等) , 如果其工作环境湿度过大则会影响系统的正常运行, 甚至造成短路烧坏设备。所以提高恒温与防潮效果为今次信宜台窿道改造的主要目的。

1 窿道改造前概况

信宜台窿道始建1979年, 平洞, 洞壁为花岗片麻岩, 总进深18米, 走道与观测室呈L型。观测室呈东西向, 大小为7米×2.2米, 覆盖厚度10~15米。走道长7米, 南北向, 洞口向北, 窿道底面高出正常地下水位1.5米, 洞口建有一间3.5米×2.5米的小平房作为入口。原窿道地基坚固, 固体潮记录清晰, 但存在以下问题: (1) 由于窿道进深太浅, 保温性能差, 受气候变化干扰严重; (2) 洞体装修、门框等设施残旧, 窿道入口地基松软, 小平房年年下沉, 造成窿道入口与基岩的衔接逐渐分离, 裂缝越来越大, 改造前已达到10多公分, 以致窿道的保温效果也越来越差; (3) 由于走道太浅, 湿度大 (90%) , 无法进行抽湿处理, 若安装测震系统则难以长期维持正常工作; (4) 窿道入口上方坡度陡立, 下雨季节覆盖土常常塌方成为一大安全隐患。

2 窿道延长改造

鉴于原窿道存在上述问题, 不能满足观测仪器对环境的要求, “十五”改造将原窿道进行延长及装修。

拆除原窿道口平房, 从新建台站综合楼一楼楼梯底挖一隧道一直延伸到窿道口与原窿道连接, 延长42米, 增加了5个弯道和4扇保温门。为了预防隧道收缩产生裂缝, 所以在混凝土中增加了10%的膨胀剂, 在窿道新旧接口处用沥青密封处理后再用泥土覆盖。对供电线路、照明、墙壁、地板进行装修改造。延伸部分覆盖厚度1米左右, 隧道最低位置低于正常地下水位1.5米。

3 仪器布设

观测室改造用彩板将其分成4间, 倾斜仪置于原摆墩上, 测震仪在进门离倾斜仪最远的位置新建一摆墩安装, 倾斜仪观测房与测震仪观测房之间有一间空房作缓冲地带, 防止气流对倾斜仪的干扰。测震数据采集设备和机柜位于走道尽头处 (即走道第5间) 与地震观测室相邻, 便于仪器连接和干燥处理。

4 防潮措施

防潮处理的重点是保证环境湿度能满足仪器摆体和测震机柜设备的工作需要, 又不能干扰地倾斜的观测。窿道水分的来源主要有两个途径, 一是窿道洞壁岩体的水分析出, 另一个是隧道储水池的水汽向窿道内渗透。

4.1 观测室的防潮处理

重新改造原摆房。先清除摆房地面70年代铺设的方砖和河沙, 再从下往上铺设沥青、混凝土、防水胶、地板砖四层, 防止水汽向上渗透。三面洞壁原装修不动, 在离原装修洞壁20公分再用彩板间隔, 板缝用密封胶进行密封处理。

4.2 隧道的积水处理

由于隧道低于正常地下水位, 隧道积水是不可避免的。施工时隧道全线两侧均做了排水沟, 在离隧道出口16米拐弯处 (走道第2间) 建一个长×宽×高=1.0×0.4×0.5米3的储水池, 并安装自动抽水装置解决隧道积水问题。

4.3 储水池的水汽处理

改造后窿道走道延长至4 9米, 为防止气流干扰, 从遂道入口到观测室分别安装不锈钢门1道, 钢塑门4道将走道分成5间, 储水池位于第2间, 测震机柜位于第5间, 从走道进入摆房为彩板门。由于钢塑门边框加了密封胶垫, 对储水池的水汽渗透起到了很好阻隔的作用。

4.4 测震机柜设备的降湿处理

窿道装修完工后虽然进行了一次抽湿处理再安装仪器。但由于水汽的渗透力很强, 随着时间的推移窿道的湿度也会逐渐加大。为了保持环境的湿度能长期满足测震系统的工作需要, 我们在离摆房10米左右的走道拐弯处 (第4间) 安装了一台抽湿机, 一方面阻止了来自储水池方向的水分往里渗透;另一方面在第4、5间之间打开一小门缝, 让第5间 (测震机柜的位置) 的水汽缓慢向第4间移动, 从而降低机柜间的湿度 (称之为隔离抽湿) , 这时观测室的房门要绝对关闭, 避免与机柜间的空气循环而影响地倾斜的观测。

5 改造效果

通过上述对窿道进行的改造, 观测室的年变温差由改造前的2.4℃降到目前的0.4℃;仪器稳定性大大提高, 改造前 (2006年1月1日至2006年10月24日仪器停测) 地倾斜的NS、EW向的零漂量分别为-1434.8×10-3”和-5363.7×10-3”, 改造后 (2008年1月1日至2008年10月24日) 两分量的零漂量分别为-140.8×10-3”和-231.8×10-3”;测震系统设备的环境湿度可控制在70%以下。两套仪器均可在各自需要的特定环境下高效运行。

摘要：在“十五”信宜地震台 (以下简称“信宜台”) 综合改造前, 原观测窿道的防潮、保温功能差, 难以满足甚宽频带数字地震仪 (以下简称“测震仪”) 、数字洞体摆倾斜仪 (以下简称“倾斜仪”) 对环境的要求, 为此, 对观测窿道进行了比较彻底的改造。但由于两套仪器对观测环境的要求各不相同, 常规处理方法难以同时满足不同仪器对环境的要求。本文介绍了这种特殊情况下对观测环境的处理方法, 确保在同一窿道内两套仪器的正常运行。

关键词：窿道改造,防潮保温