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基于BOTDR技术的深埋岩溶土洞监测分析
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引用本文:刘永莉,管振德,肖衡林.基于BOTDR技术的深埋岩溶土洞监测分析[J].中国岩溶,2018,37(3):427-432. LIU Yongli,GUAN Zhende,XIAO Henglin.Monitoring and analysis of deep buried karst soil caves based on BOTDR technology[J].Carsologica Sinica,2018,37(3):427-432.
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学科分类:
作者单位
刘永莉 湖北工业大学生态道路湖北省工程技术研究中心/广西岩土力学与工程重点实验室 
管振德 中国地质大学(武汉)环境学院/中国地质科学院岩溶地质研究所 
肖衡林 湖北工业大学生态道路湖北省工程技术研究中心 
基金项目:广西岩土力学与工程重点实验室开放基金(14-KF-06);国家自然科学基金(51608181,51678223)
中文摘要:岩溶洞穴发育成地表塌陷影响因素复杂。为了获得岩溶土洞监测标识区域的应力特征,在太沙基松动土压力理论基础上,对岩溶土洞发育历程中松动区竖向土压力进行了分析。松动区的空间位置由洞穴特征及其上方岩土介质的物理、力学性质决定;平面应变和非平面应变条件下,松动区竖向土压力的分布特征差异明显。根据岩溶土洞上方松动区竖向土压力的分布特征,结合BOTDR技术优点,提出应用BOTDR技术监测岩溶土洞的发育,针对光纤监测系统设计中光纤布线型式进行了分析。岩溶土洞应力场变化特征的定量研究对光纤传感技术应用于岩溶土洞监测设计提供理论依据和指导。
中文关键词:岩溶土洞  岩溶塌陷  松动区  监测  BOTDR
 
Monitoring and analysis of deep buried karst soil caves based on BOTDR technology
Abstract:Surface collapse of karst soil caves can be attributed to many complex factors.The aim of this work is to reveal the stress characteristics of soil caves in the marked areas being monitored. Based on the Terzaghi theory of loose earth pressure, the vertical earth pressure in the loose zone is analyzed. The results show that the location of the loose zone is decided by cave's characteristics and physical and chemical properties of overlying media. Under plane and non-plane strain conditions, the distribution characteristics of vertical earth pressure in the loose zone are obviously different. According to the distribution characteristics of vertical soil pressure in the loose zone, combined with the advantages of Brillouin Optical Time Domain Reflectometry (BOTDR), the application of BOTDR technology to monitor the development of the karst soil cave is proposed. The layout of optical fibers in the monitoring system is analyzed. The quantitative study on the stress field of the soil cave provides a theoretical basis and guidance for the application of BOTDR to monitoring karst soil caves.
keywords:karst soil cave, karst collapse, loose zone, monitoring, BOTDR
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