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一种基于全光纤传感网络的边坡稳定性监测和滑坡预警预报方法

发布时间: 2023-10-09

来源: 科技服务团

基本信息

合作方式: 技术转让
成果类型: 发明专利
行业领域:
电子信息技术
成果介绍
本发明公开了一种基于全光纤传感网络的边坡稳定性监测和滑坡预警预报方法,在岩土质边坡坡顶和坡面位置沿着与潜在滑动面或节理面、基岩面相垂直的方向钻若干个钻孔,在每个钻孔中埋设一根全光纤综合测管。该测管上有一段用于土壤含水率探测的温度感测光纤,两段用于滑动面剪切变形监测的应变感测光纤,以及一段温度补偿光纤。各段光纤相互熔接并组成一个全光纤传感网络,连接到光纤解调仪上,通过DTS、BOTDA或FBG等光纤传感技术测量各光纤的应变、温度分布。同时,在早期监测结果的基础上选取边坡垂向应变特征值,再通过极限平衡、有限元强度折减等方法获得边坡的安全系数,从而掌握垂向应变特征值与安全系数的经验关系。在一定时期内,可根据垂向应变特征值的实测结果推算边坡的安全系数,实现边坡失稳的预警预报。除此之外,基于光纤监测数据能够准确识别边坡潜在滑动面的孕育、发生、发展过程,以及多级潜在滑动面的位置。本发明为边坡稳定性的在线分析和滑坡实时预警预报提供了一种新的方法。
成果亮点
为实现上述目的,本发明的采取的技术方案是:一种基于全光纤传感网络的边坡稳定性监测和滑坡预警预报施工方法,对岩土质边坡采用全取芯方式进行钻孔施工,在每个钻孔中埋设一根全光纤综合测管,通过数据传输光缆连接全光纤综合测管和光纤解调仪、无线传输设备及计算机,共同组成一个边坡稳定性监测和滑坡预警预报装置;所述的全光纤综合测管包括一段用于土壤含水率探测的温度感测光纤、两段用于滑动面剪切变形监测的应变感测光纤和一段温度补偿光纤,按照温度感测光纤、一段应变感测光纤、温度补偿光纤再一段应变感测光纤的顺序串联,所述的温度感测光纤在全光纤综合测管的外部,两段应变感测光纤分别固定在全光纤综合测管的内壁两侧,中间为温度补偿光纤,四段光纤大体呈“W”型布置。 全光纤综合测管埋设于所述边坡坡顶和坡面不同位置处的钻孔内,钻孔直径范围是100-200mm,沿着与土质边坡潜在滑动面或者顺层岩质边坡和岩土混合边坡节理面、基岩面相垂直的方向。
团队介绍
发明人:朱鸿鹄(身份证号码:320503197907291014)董文文 施斌 张诚成 陈冬冬 程刚 南京大学,简称“南大”,位于江苏省南京市,系中华人民共和国教育部直属、中央直管副部级建制的全国重点大学,位列国家“双一流”、“985工程”、“211工程”重点建设高校,入选“珠峰计划”、“强基计划”、“111计划”、“2011计划”,为九校联盟(C9)、中国大学校长联谊会、环太平洋大学联盟、21世纪学术联盟、全球大学高研院联盟、国际应用科技开发协作网、东亚研究型大学协会、亚洲校园、金砖国家大学联盟、新工科教育国际联盟、中国高校行星科学联盟、长三角研究型大学联盟、学位授权自主审核单位、长三角可持续发展大学联盟  、中俄综合性大学联盟 、长三角高校智库联盟成员,首批国家级双创示范基地、国家大学生创新性实验计划、大学通识教育联盟
成果资料
产业化落地方案
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成果综合评价报告

评价单位:“科创中国”大地感知与智慧控灾技术产业科技服务团 (中国岩石力学与工程学会) 评价时间:2023-11-30

唐朝生

南京大学

教授

综合评价

首先,该方法采用全光纤传感网络进行边坡监测,具有高灵敏度和高时空分辨率的优势。通过在钻孔中埋设全光纤综合测管,并将各段光纤相互熔接,形成一个完整的传感网络,可以实时测量各光纤的应变和温度分布,提供精确的监测数据。 其次,该方法通过选取边坡垂向应变特征值并建立与安全系数的经验关系,实现了边坡失稳的预警预报。这种关系的建立使得可以根据实测的垂向应变特征值推算边坡的安全系数,为工程师提供了重要的决策依据,有助于及早发现边坡失稳迹象并采取相应的措施。 此外,基于光纤监测数据,该方法能够准确识别边坡潜在滑动面的孕育、发生和发展过程,以及多级潜在滑动面的位置。这为地质灾害的预防和应对提供了关键的信息,有助于相关部门制定有效的灾害防范措施,保护人民的生命财产安全。
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