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-南京大学

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 0.19 MPa，临界深度约为 17 m。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

图1 光缆拉拔试验模型示意图

图2 拉拔试验离散元数值模型

图3 不同围压作用下应变−深度曲线

图4 应变传递深度、滑脱深度和光缆−土体变形协调系数与围压的关系曲线

向伏林,杨天亮,顾凯,施斌,刘春,刘苏平,张诚成,姜月华.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[J].岩土力学,2021,42(06):1743-1754.