【摘 要】
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钻孔回填料与直埋式应变传感光缆之间的耦合性,是决定分布式光纤感测(DFOS)技术能否利用一个钻孔精细化监测钻孔地层剖面变形分布的关键.利用自主研制的可控围压光缆-土体相
【机 构】
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南京大学地球科学与工程学院,江苏 南京,210023;苏州南智传感科技有限公司,江苏 苏州,215123
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钻孔回填料与直埋式应变传感光缆之间的耦合性,是决定分布式光纤感测(DFOS)技术能否利用一个钻孔精细化监测钻孔地层剖面变形分布的关键.利用自主研制的可控围压光缆-土体相互作用特性试验装置,探究了0～1.6 MPa围压下传感光缆与松填砂土以及击实砂-黏混合土之间的耦合性.试验与理论分析结果表明:在拉拔状态下,光缆-土体界面呈现渐进性破坏特征;在低围压下,光缆轴向应变随拉拔位移的增大而增大,且不断向光缆尾部传递;在高围压下,应变的扩展与传递被限制在很小的范围内;理想弹-塑性拉拔模型可较好地描述光缆-土体界面的渐进性破坏特性.提出采用光缆-土体耦合系数 ζc-s定量描述光缆与土体之间的耦合性,将10000με下的 ζc-s值作为评价长期监测条件下两者耦合性的指标,并根据0.5,0.75,0.9三个 ζc-s值将两者的耦合性分为强、较强、较弱以及弱4类.一定围压下,光缆与土体具有强耦合性;对于松填砂土与击实砂-黏混合土,该临界围压值分别为0.55 MPa与0.17 MPa.以苏州盛泽地面沉降为例,分析了钻孔回填料与传感光缆之间的耦合性,结果表明:距地表约16 m深度以内两者具有较强耦合性;而约16 m深度以下两者具有强耦合性,传感光缆的应变数据可准确反映地层的变形.这一研究成果为DFOS技术应用于钻孔剖面地面沉降监测提供了坚实的理论依据.
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