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, 最新更新时间 , doi: 10.11932/karst2024y020
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。本文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4.45~16.6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50kHz和20kHz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。
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。本文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4.45~16.6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50kHz和20kHz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。
