地震前兆土壤断层逸出气观测井结构制造技术

本发明专利技术涉及一种地震前兆土壤断层逸出气观测井结构，包括采气机构、集气装置和导气装置，采气机构和集气装置均埋于地下。采气机构包括透气层和透气管，透气管垂直插入在透气层中，透气管的管壁上布满有多个透气孔，透气管的顶端露出于透气层的上方。集气装置包括呈喇叭状的集气罩，集气罩的大口朝下盖在透气层上，集气罩的小口通过法兰连接透气管和导气装置的保护管，保护管内有若干导气管，保护管的顶端盖有密封盖并露出于地面，导气管的底端连接有采气花管，采气花管的管壁上布满有采气孔，导气管的顶端穿过密封盖，导气管通过气管接头和密封盖相连。本发明专利技术采气率高、使用寿命长、气密性好，提高土壤断层逸出气观测的稳定性和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
地震前兆土壤断层逸出气观测井结构
本专利技术涉及地球物理和防震减灾
，尤其涉及一种地震前兆土壤断层逸出气观测井结构，为气体分析仪提供稳定真实的土壤断层逸出气体，主要应用于地震前兆气体观测点及台网的建设，与气体分析仪器组成一套完整的气体观测系统。
技术介绍
地震带来的都是灾难性的灾害，对人类生命财产造成的损害十分严重，因此提高地震预测能力的科学性和准确性，具有重大的国家战略安全和经济意义。地下流体携带的地壳深部的变化对地震前兆最为敏感，其中地下气体包涵丰富的震源物理化学动态信息，地下气体包括地下水中逸出气体和土壤逸出气体。观测地下水中逸出气体是我国地震前兆观测发展较早的一种观测方法，但是近几年受自然环境和人类活动的影响，地下水的稳定性较差，观测效果不是很理想。观测土壤逸出气体尤其是观测土壤断层逸出气体，虽然起步较晚，但是近5年众多震例表明，观测土壤断层逸出气体是地震前兆预测的较为有效途径之一。合理设计和建设土壤逸出气观测孔或观测井是确保土壤逸出气体观测网有效地捕捉到震源前兆地重要条件之一。土壤逸出气观测孔通常选择建设在土壤断层的上盘或断层活动的主动盘上，故称之为土壤断层逸出气，合理的观测孔(井)设计能更有效的反映地壳深部放气情况，避免周围环境干扰。由于地震前兆气体观测是一个长期的观测项目，因此观测孔的设计不仅要满足新鲜气体的提供，还应考虑长期稳定性以及使用寿命等问题。目前土壤断层逸出气观测孔(井)普遍是对地下水观测孔进行改建而成，对土壤观测条件、气体观测仪器等并不完全适用，因此存在采气率低、观测孔堵塞或者漏气等缺陷，影响了土壤断层逸出气观测的稳定性和可靠性。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述技术问题，提供一种地震前兆土壤断层逸出气观测井结构，其采气率高、使用寿命长、气密性好，提高土壤断层逸出气观测的稳定性和可靠性，并能与多种气体分析仪器配合使用，为多种气体分析仪器提供真实新鲜的地下深部气体，有利于获取具有震源物理意义的地震预测参数。本专利技术的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本专利技术包括采气机构、集气装置和导气装置，采气机构和集气装置均埋于地下，集气装置罩在采气机构上，导气装置和采气机构相连并且导气装置的顶部露出于地面。整个观测井安装建设好后，在采气机构的上面及集气装置的周围和上方用回填土进行回填，一方面将采气机构和集气装置埋在地面下，另一方面对导气装置起到固定作用。观测井(孔)垂直于地层走向设置，观测井(孔)深度依据观测点所在位置的冻土层厚度及地下水位确定，一般在地面下深度3～10米处。观测时，导气装置再和气体分析仪相连。采气机构位于观测井的最底部，地下产生的土壤断层逸出气体由采气机构采集，经集气装置流入导气装置，再由导气装置输送给气体分析仪。集气装置用于保留和存储土壤断层逸出气体，防止气体通过其他土层逸出到地表，提高采气率。本技术方案采气率高、使用寿命长、气密性好，提高土壤断层逸出气观测的稳定性和可靠性，并能与多种气体分析仪器配合使用，为多种气体分析仪器提供真实新鲜的地下深部气体，有利于获取具有震源物理意义的地震预测参数。作为优选，所述的采气机构包括透气层和透气管，透气管垂直插入在透气层中并位于透气层的中心，透气管的管壁上布满有多个透气孔，透气管的底端离透气层的底面有一段间距，透气管的顶端露出于透气层的上方，透气管和所述的导气装置连通。透气层的材质为强透气材料，透气管的材质为耐腐蚀、高硬度、高强度的高分子材料。地下产生的土壤断层逸出气体能很容易地扩散到透气层中，再通过透气管管壁上的透气孔流入透气管中，从而完成采气。作为优选，所述的透气管上的透气孔沿管壁从下到上设有多排透气孔，每排透气孔沿管壁圆周均匀分布有多个透气孔，上下相邻的两排透气孔交错设置。透气管的各个方向、上下各个位置都有透气孔设置，确保土壤断层逸出气体能很顺利地、尽可能多地流入透气管，提高采气率。作为优选，所述的透气层的材质为砾石，所述的透气管为不锈钢管或聚四氟乙烯管。透气层位于观测井底部，主要有颗粒大小一致、直径约2～5厘米的砾石整齐堆放组成。透气层一般是一个直径为2.5～3米、高度为1～2米的圆柱体结构，透气层的直径与高度由观测点的地质环境决定。若土质为沙土质，则直径较大；若观测井孔的深度小于5米，则透气层深度不超过1米。为防止灰尘或杂物堵住透气管管壁上的透气孔，砾石选择清洗干净的鹅卵石，且鹅卵石与透气管管壁接触的部分经过坚壁处理，以减少零落的细小灰尘或杂物。由于鹅卵石表面圆润光滑，表面积较大，因此土壤逸出气的存储体积大，进一步提高采气率。作为优选，所述的集气装置包括呈喇叭状的集气罩，集气罩的大口朝下盖在所述的透气层上，集气罩的小口连接有法兰，所述的透气管的顶端和法兰相连，法兰又和所述的导气装置相连。集气罩将透气层和透气管罩在其下面，用于聚集扩散到透气层中的气体，对扩散到透气层中的土壤断层逸出气体起到保留和存储作用，防止气体通过其他土层逸出到地表，提高采气率。作为优选，所述的集气罩的下方设有支撑架。支撑架对集气罩起到支撑作用。由于集气罩上方需承载回填土的重量，同时保证集气罩和透气层之间围成的空腔体积不变，在集气罩下方设置支撑架，用于辅助支撑集气罩，提高集气罩的抗压性和牢固性。作为优选，所述的支撑架呈L型，支撑架的横边和所述的透气层紧贴，支撑架的竖边和透气层垂直，支撑架的横边和所述的集气罩之间还设有加强支撑杆。进一步提高集气罩的抗压性和牢固性。作为优选，所述的集气罩为不锈钢材料。集气罩采用不锈钢板加工制成，不锈钢板的厚度根据观测点土质密度决定。若土质密度较大，则需选择厚板；若土质密度较小，则可选择薄板。作为优选，所述的导气装置包括和所述的采气机构连通的保护管及设于保护管内的若干个导气管，保护管的顶端露出于地面，保护管的顶端盖有密封盖，导气管的底端连接有采气花管，采气花管的管壁上布满有采气孔，导气管的顶端穿过密封盖，导气管通过气管接头和密封盖相连。为提高采气率，导气管的管径要大于气体分析仪的采样管管径。保护管不仅具有保护导气管的作用，还具有一定的隔热耐压作用，能承受回填土的横向压力，并且具有耐腐蚀、抗老化、放虫蚁咬蚀的功能。导气管的顶端采用一体化成型的气体转接装置和气体分析仪器的采样管连接，有效保证连接处的气密性。导气管由耐腐蚀、导热系数差、抗老化的材料制成，同时导气管材料应对检测气体不具有吸附作用，防止导气管吸附造成观测结果误差。密封盖的设置，既避免地表气体混入导气管又避免导气管内的气体逸出。由于不同气体的密度不同，在观测井内聚集的深度也不一致，因此根据观测气体的种类，导气管的深度不一致。导气管底端套接采气花管，采气花管由一种轻质高分子管材制成，避免采气花管直接碰触保护管管壁，确保采气花管采集的气体是保护管内的气体，同时防止采气时瞬时的气体湍流。考虑到观测点多项观测时，避免测项之间的影响，可根据测项多少、气体分析仪器的采气体积需求，安装多根导气管，即在保护管内设置2～4根导气管，多导气管还可以保证某根导气管堵塞时，其他导气管作为备用，延长观测井的使用寿命，避免导气管或采气花管堵塞造成的观测井无法连续观测的现象发生。作为优选，所述的保护管外包裹有保温管。保温管的设置，防止气体在上升过程中因温度变化造成水汽冷凝引起导气管堵本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种地震前兆土壤断层逸出气观测井结构，其特征在于包括采气机构、集气装置和导气装置，采气机构和集气装置均埋于地下，集气装置罩在采气机构上，导气装置和采气机构相连并且导气装置的顶部露出于地面。

【技术特征摘要】
1.一种地震前兆土壤断层逸出气观测井结构，其特征在于包括采气机构、集气装置和导气装置，采气机构和集气装置均埋于地下，集气装置罩在采气机构上，导气装置和采气机构相连并且导气装置的顶部露出于地面。2.根据权利要求1所述的地震前兆土壤断层逸出气观测井结构，其特征在于所述的采气机构包括透气层和透气管，透气管垂直插入在透气层中并位于透气层的中心，透气管的管壁上布满有多个透气孔，透气管的底端离透气层的底面有一段间距，透气管的顶端露出于透气层的上方，透气管和所述的导气装置连通。3.根据权利要求2所述的地震前兆土壤断层逸出气观测井结构，其特征在于所述的透气管上的透气孔沿管壁从下到上设有多排透气孔，每排透气孔沿管壁圆周均匀分布有多个透气孔，上下相邻的两排透气孔交错设置。4.根据权利要求2或3所述的地震前兆土壤断层逸出气观测井结构，其特征在于所述的透气层的材质为砾石，所述的透气管为不锈钢管或聚四氟乙烯管。5.根据权利要求2所述的地震前兆土壤断层逸出气观测井结构，其特征在于所述的集气装置包括呈喇叭状的集气罩，集气罩的大口...

【专利技术属性】
技术研发人员：何镧，刘佳琪，张健旗，
申请(专利权)人：杭州超钜科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33