基于分布式光纤法探查断层活动性试验研究

论文摘要

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,获取在正断层滑动过程中断层面附近的应变响应特征,结果表明:当正断层发生滑动时,横向穿过断层的光纤对断层的活动响应最为明显,垂向穿过断层的光纤响应稍弱,且呈规律性变化。(3)分布式光纤测试法现场原位测试得到在断层面附近的岩层会比其他位置的岩层更容易发生位移产生形变,研究结果表明断层面附近的应变变化最大,达到了85με,且断层面上9m、下8m范围内都会受到断层的影响而表现出较明显的应变特征。(4)分布式光纤测试技术的应用有利于精确的、全方位的掌握断层发生活动时岩层的位移特征,可以对一些地质体的稳定性做出评价,在地质灾害的预防与治理方面具有重要意义。图39表7参考文献76

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摘要

Abstract

1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.1.1 研究背景

1.1.2 研究意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 国外断层活动性研究现状

1.2.2 国内断层活动性研究现状

1.2.3 断层活动性相关测试方法研究现状

1.2.4 存在的问题

1.3 研究的主要内容

1.4 采取的技术路线

2 分布式光纤测试方法

2.1 BOTDR、BOFDA及其测试技术原理

2.2 仪器及光纤传感器的选型

2.2.1 仪器的选型

2.2.2 光纤传感器选型

3 室内试验

3.1 岩石单轴压裂实验

3.1.1 压裂实验简述

3.1.2 单轴多级加载试验

3.1.3 光纤传感器布设

3.1.4 数据采集

3.1.5 数据分析

3.1.6 小结

3.2 相似物理模拟实验

3.2.1 实验平台

3.2.2 实验概述

3.2.3 实验意义

3.2.4 实验仪器与模型搭建

3.2.5 光纤传感器的布设

3.2.6 数据的采集

3.2.7 数据的处理与分析

3.2.8 小结

4 工程实例及分析

4.1 工程概况

4.2 钻孔设计与施工

4.2.1 钻孔位置

4.2.2 传感光纤的选择与安装

4.3 现场数据的采集

4.4 光纤数据的处理与分析

4.5 本章小结

5 结论与建议

5.1 结论

5.2 建议

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 金永黎

导师: 张平松,杨多兴

关键词: 断层活动性,分布式光纤,相似物理模拟,变形特征,测试

来源: 安徽理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 地质学

单位: 安徽理工大学

分类号: P694

总页数: 75

文件大小: 5267K

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