[发明专利]一种岩质边坡潜在滑动面的定量识别方法

说明书

技术领域

本发明属于地质灾害监测技术，尤其涉及一种基于分布式光纤传感技术的岩质边坡潜在滑动面的定量识别方法。

背景技术

在降雨条件下，雨水沿岩体裂隙向下入渗，会增加岩体的渗透力、降低结构面的抗剪强度，从而导致边坡的失稳破坏。因此，通过掌握岩体中降雨入渗后地下水流动状况，准确地确定边坡潜在滑动面，可以为滑坡治理方案设计提供科学依据。目前有关边坡滑动面识别方法方面，主要有工程勘察法、瞬态瑞雷波勘探法及地质雷达探测法等。其中工程勘察法是根据监测孔勘察和工程经验，通过技术人员的分析、判断，提出滑动面位置。但受结构面的复杂程度影响，易导致滑动面的错判和漏判。对于瞬态瑞雷波法和地质雷达法等物探方法，利用不同介质材料中波速等传播介质的差异，确定结构面的方法。此法易受边坡地层性质、地形起伏及人为主观因素影响，其检测结果的可靠性差异较大。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于分布式光纤传感技术的岩质边坡潜在滑动面的定量识别方法，采用BOTDR/BOTDA(布里渊光时域发射仪/布里渊光时域分析仪)分布式光纤传感技术，对边坡岩体进行分布式温度检测，得到降雨入渗引起的岩体温度变化，通过关联规则分析，确定地下水的渗流通道，并结合分布式变形检测时边坡滑动位置的对比分析，识别边坡潜在滑动面；本发明方法具有方法简单、操作方便、安全可靠的优点，适用于降雨引起的岩质边坡潜在滑动面的确定。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种岩质边坡潜在滑动面的定量识别方法，包括传感器的铺设、岩体变形的分布式检测以及潜在滑动面的定量识别步骤，具体为：

(1)传感器的铺设

(1.1)沿边坡坡面的倾向和走向布置监测孔阵列；

(1.2)将传感光缆呈U字形铺设于监测孔内，具体步骤为：

(1.2.1)设计配重：配重的纵截面为U字形，配重的上端面设置有与钻杆插接用的连接头，在配重的侧表面设置有两条U形凹槽，两条U形凹槽所在的平面垂直相交，且交线与配重的中轴线重合；

(1.2.2)在配重的两条U形凹槽内分别铺设温度传感光缆和应变传感光缆，即将温度传感光缆和应变传感光缆的中部铺设在配重的两条U形凹槽内，并使用粘结剂固定，温度传感光缆和应变传感光缆的两端延伸出，然后将配重安装在钻杆前端；

(1.2.3)通过钻杆的推力将配重输送至监测孔内的预定埋深；温度传感光缆和应变传感光缆的两端沿钻杆外侧向远离配重的一端延伸，除与配重接触的部分外，铅直布置在监测孔内，温度传感光缆和应变传感光缆的两端在监测孔外侧均有余留；

(1.3)取出钻杆，根据监测孔深度范围内岩体的性质，由下而上缓慢填充监测孔，并在监测孔的顶部使用钢板和混凝土材料进行封孔，以防雨水或异物进入监测孔内；

(1.4)将余留在监测孔外的温度传感光缆采用熔接的方式串联，引入监测室；将余留在监测孔外的应变传感光缆采用熔接的方式串联，引入监测室；

(2)岩体变形的分布式检测

(2.1)岩体温度的检测，具体为：

(2.1.1)在检测岩体温度前，对温度传感光缆进行预热，并通过温控器调节温度传感光缆的温度；

(2.1.2)雨水沿结构面入渗后会流经监测孔内的温度传感光缆，由于雨水温度与温度传感光缆温度之间存在差异，会降低雨水入渗结构面位置处温度传感光缆的温度；通过BOTDR/BOTDA的分布式检测，得到温度传感光缆的温度变化区间，确定监测孔内雨水入渗结构面的位置和张开度；

(2.2)岩体应变的检测，具体为：在包括降雨在内的外力作用下，边坡沿结构面滑动时，应变传感光缆与周围的岩体协调变形；通过BOTDR/BOTDA的分布式检测，得到应变传感光缆的变形状况，确定监测孔内边坡结构面的滑动位置和产状；

(3)潜在滑动面的定量识别

(3.1)根据监测孔的钻孔资料得到监测范围内岩体的厚度、性质和产状，将监测孔内由于雨水入渗引起的温度变化量在设定范围内的位置进行连接；

(3.2)边坡各监测孔中分别将包括岩性、张开度和地下水位变化等参数依次作为相关因素序列，以监测孔内的温度作为行为数据序列进行关联分析，计算关联度，确定边坡的雨水入渗结构面；

(3.2)当边坡的雨水入渗结构面经过各监测孔内的边坡滑动位置时，将此雨水入渗结构面确定为边坡潜在滑动面。