钻孔全断面分布式光纤监测中光缆_土体变形协调性的离散元数值模拟.docxVIP

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第42卷第6期岩土力学Vol.42No.6

2021年6月RockandSoilMechanicsJun.2021

DOI:10.16285/j.rsm.2020.1420

钻孔全断面分布式光纤监测中光缆-土体变形协调

性的离散元数值模拟

向伏林1,杨天亮2,顾凯1,施斌1,刘春1,刘苏平1,张诚成1,姜月华3

(1.南京大学地球科学与工程学院,江苏南京210023;2.上海市地质调查研究院国土资源部地面沉降监测与防治重点实验室,上海201204;

3.中国地质调查局南京地质调查中心,江苏南京,210016)

摘要:地面沉降是当今危害较大的一种地质灾害问题,利用钻孔全断面分布式光纤监测技术监测地面沉降是一种有效的方

法。光缆与土体的变形协调性是影响该技术准确获取地面沉降变形的重要因素。利用自主研发的离散元数值模拟软件

MatDEM,建立了二维离散元光缆拉拔试验模型,探究了不同围压下光缆拉拔过程中光缆与周围土体的变形协调性问题。结

果表明:二维离散元光缆拉拔模型能够准确反映光缆拉拔过程中的光缆应变分布和土体单元位移;不同围压下光缆拉拔力?

拉拔位移曲线及应变分布曲线呈现出渐进式破坏模式;基于离散元方法获得的光缆滑脱深度,修正了光缆?土体变形协调系

数。以苏州盛泽地面沉降数据为例,深入分析了不同围压和拉拔位移条件下了光缆-土体的变形协调性。该地区变形协调性

较好的临界围压约为0.19MPa,临界深度约为17m。研究结果验证了离散元数值模拟方法在探究光缆?土体变形协调性方面

的可行性,进一步论证了分布式光纤监测技术在地面沉降监测中的可靠性。

关键词:地面沉降;分布式光纤监测;变形协调性;离散元;MatDEM

中图分类号:TU433文献标识码:A文章编号:1000-7598(2021)06-1743-12

Discreteelementnumericalsimulationofcable-soildeformationcompatibilityin

boreholedistributedopticalfibermonitoring

XIANGFu-lin1,YANGTian-liang2,GUKai1,SHIBin1,LIUChun1,LIUSu-ping1,

ZHANGCheng-cheng1,JIANGYue-hua3

(1.SchoolofEarthSciencesandEngineering,NanjingUniversity,Nanjing,Jiangsu210023,China;2.KeyLaboratoryofLandSubsidenceMonitoringand

PreventionofMinistryofLandandResourcesofChina,ShanghaiInstituteofGeologicalSurvey,Shanghai201204,China;

3.NanjingCenter,ChinaGeologicalSurvey,Nanjing,Jiangsu210016,China)

Abstract:Landsubsidencehasbeenoneofthemaingeologicaldisasterswithgreatharm.Fullsectionmonitoringoflandsubsidence

boreholeusingdistributedfiberopticsensing(DFOS)techniqueshasbeenprovedtobeaneffectivemethod.Thedeformation

compatibilitybetweencableandsoilisakeyfactorwhichmattersthelandsubsidencemonitoringeffectiveness.Usingthediscrete

elementnumericalsimulationsoftwareMatDEM,a2Ddiscreteelementcablepull-outtestmodelwasestablishedtoexplorethe

deformationcompatibilitybetweencableandthesurroundingsoilduringpull-outunderdifferentco

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