基于声发射技术的岩溶塌陷监测预警试验研究
潘宗源1
戴建玲2
文日海3
蒙彦2
蒋小珍2
马骁2
白冰2
吴远斌1
张心2
1.中国地质科学院岩溶地质研究所/自然资源部、广西岩溶动力学重点实验室/联合国教科文组织国际岩溶研究中心,广西桂林 541004;中国地质调查局岩溶塌陷防治创新中心,广西桂林 541004;广西平果喀斯特生态系统国家野外科学观测研究站,广西平果 531406;桂林理工大学土木与建筑工程学院,广西桂林 5410042.中国地质科学院岩溶地质研究所/自然资源部、广西岩溶动力学重点实验室/联合国教科文组织国际岩溶研究中心,广西桂林 541004;中国地质调查局岩溶塌陷防治创新中心,广西桂林 541004;广西平果喀斯特生态系统国家野外科学观测研究站,广西平果 5314063.广西壮族自治区桂林水文地质工程地质勘察院有限公司,广西桂林 541002
摘要：岩溶塌陷是土体损伤孔洞发育并最终导致盖层失稳的动力地质过程,故查明土体损伤特征及演化过程是提出有效监测预警方法的重要前提.文章利用声发射与光纤光栅传感技术对岩溶塌陷形成过程展开模型试验,甄别与筛选声发射关键信号特征,并建立其与岩溶塌陷的响应机制.试验结果表明:(1)大雨条件下岩溶塌陷的形成演化过程里,覆盖层深部声发射信号振铃计数较浅部增大6.78～6.89倍,幅度增大1.02～1.12倍,能量扩大了4.45～16.60倍.在暴雨条件下,覆盖层深部声发射信号振铃计数较浅部增大14.85倍,幅度增大1.51倍,能量扩大了213.39倍;(2)大雨试验工况下是以土洞扩展并失稳破坏的蠕变破坏型岩溶塌陷,暴雨试验工况下是土层整体错断坍塌的压剪断裂型岩溶塌陷,不同塌陷类型的声发射信号特征有明显差异;(3)岩溶塌陷过程中会出现土体滑移、层面错动、孔洞发育和塌陷四类信号波形,信号波形释能幅值、上升与下降时间、波形持续时间等与岩溶塌陷演化过程土体变形密切相关;(4)岩溶塌陷过程中声发射频谱信号波形为高频窄脉冲,其中土体滑移、层面错动、孔洞发育和塌陷等四类信号频域能量分别集中在50 kHz和20 kHz左右的高频区段;(5)声发射累计振铃计数与覆盖层孔隙水压力、土压力和土体位移的变化过程存在紧密的关联性,在土体变形与塌陷时会导致声发射振铃计数增加或突发性跃迁现象,因此证明声发射技术用于岩溶塌陷监测预警是可行的.
关键词：岩溶塌陷降雨条件声发射信号特征监测预警
分类号：P642.25(水文地质学与工程地质学)
资助基金：中国地质科学院岩溶地质研究所基本科研业务费项目(2021003)广西自然科学基金资助项目(2023GXNSFAA026432)广西重点研发计划项目(AB23026028)中国地质科学院岩溶地质研究所基本科研业务费项目(2023016)中国地质科学院岩溶地质研究所基本科研业务费项目(2023017)中国地质科学院基本科研业务费项目(JKYQN202369)中国地质科学院岩溶地质研究所基本科研业务费项目(2023013)中国地质调查局地质调查项目(DD20230441)
论文发表日期：2024-10-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：13( 1166-1178 )
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