基于分布式光纤法探查断层活动性试验研究

发布时间：2021-04-10 05:25

　　在地质灾害的研究过程中,往往发现其与断层的活动性紧密相关,例如地震的发生、地裂缝的形成等。线形变化的地貌特征（陡峭的山脊、沉陷坑和地裂缝等）也多与古老断层的再活化有关。断层活动引发的一系列地质灾害不仅造成了巨大的经济损失,更会威胁着人民的生命安全。目前,地质科研人员对断层的活动性研究有了广泛的关注,利用各种技术手段对断层活动规律进行观测研究。基于目前对断层活动性研究技术方法的单一性,导致对断层活动的研究不够全面,因此,需要结合新的技术手段并结合一些物理实验,综合的对断层活动性进行研究,使其活动规律更直观的展现出来。本文以分布式光纤传感技术为研究手段,通过室内单轴压裂实验、相似物理模拟实验以及现场工程实测对断层的活动性进行充分的研究分析。主要得到如下几条结论:（1）通过室内逐级加压的岩石单轴压裂实验得到:在持续加压的过程中,岩石发生形变变形,直到破裂,分布式光纤能够完整的观测到整个变化过程,且在破裂位置处能够发现应变变化最大。这表明分布式光纤在岩石的变形破坏的研究方面具有很好的适用性。（2）在室内搭建相似断层物理模拟实验,模拟正断层的滑动过程,通过布置在模型体中的分布式光纤测试系统,获取... 

【文章来源】：安徽理工大学安徽省

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

技术路线图

表述为： = (83)( 3 4) ( 8 12 2) （2-13）其中， ：玻尔兹曼常数， ：为绝对温度， 12：光纤的弹光系数， ：光纤的密度， ：光纤中的纵模声速。结合式 2-12 和 2-13 能够得到，布里渊强度也受温度及应变的影响，所以可以通过测量布里渊强度的变化情况得到温度及应变的变化值。BOTDR 感测手段的基本原理与 OTDR 相似，即由 BOTDR 仪器向光纤中发射一束脉冲光，脉冲光在光纤中传播的过程中会产生反向的散射光，反向的散射光沿着光纤返回到仪器的信号检测系统中，检测系统通过一定计算后得到散射光的频移变化情况，然后利用布里渊频域与温度及应变的线性对应关系从而计算出温度及应变的变化值。如图 2（b）散射光光谱。布里渊背向散射光谱线通常都呈现洛伦兹型，布里渊频移B 与其峰值有关，如图 2（c）。

图 3 BOFDA 工作原理图Fig.3 The working principle of BOFDA仪器及光纤传感器的选型 仪器的选型本次研究的仪器选用了两种类型，一种是在实际工程项目中有着很好应 41 所生产的 AV6419（BOTDR）分布式光纤应变解调仪，在室内试验中的实验精度更高，选择了更适合实验的德国生产的 FTB2505(BOFDA)高光纤应变解调仪。AV6419 分布式光纤应变解调仪（如图 4）时一款基于布里渊光时域反射布式光纤应变、温度测试系统，该测试仪能够同时测量应变值、损耗值和谱，且能实时长距离不间断观测。该仪器具有很好的测试精度，只需单端方便，且能够在一些复杂的地质环境中使用，配备 Windows 操作系统，


本文编号：3129046