济三矿风井厚松散层沉降变形光纤光栅监测方法

为了准确预测深厚松散层深部层位因失水压缩变形,分析总结了松散层不同深度黏土层和砂层的失水特征、压缩变形特性,采用松散层钻孔植入式光纤光栅监测系统,对济三矿风井处第四系松散地层104—180 m段埋设的18个光纤光栅传感器进行了长期的实时监测,由光栅传感器监测的松散层应变得出了各层位的压缩变形量。监测结果表明,松散层下组的厚砂砾层是产生主要压缩变形层,可塑状态的厚黏土层也有较大压缩变形,其余层位压缩变形小。下组厚砂砾层和厚黏土层是重点监测层位,为深钻孔植入式光纤光栅监测系统监测设计提供了依据。

多孔低压注水过程松散层沉降研究

为改善因水位降而导致的地层持续沉降,采用多孔联合长期注水的方法使松散层失水沉降得到控制。用地层光纤光栅监测系统对地层应变进行实时监测,提出了松散层压缩量计算的应变量模型,由此可以掌握注水对地层沉降的影响效果。介绍了编号Z2,Z4,Z5,Z6四个注水孔在深度138.80～171.40 m区间的注水过程,以及编号Q下-1,Q下-3,Q下-4,Z1四个水文观测孔在深度114.00～176.40 m区间的水位变化,和对应地层应变的光纤光栅监测的结果。随着注水量的增加,松散层压缩状态得到改善,由压应力向拉应力状态发展,光纤光栅传感器波长变化与同层位的水位变化趋势具有同步对应关系,注水量每增加1 000 m3,松散层微应变增大1.715。监测表明,注水单孔流量3.79～6.00 m3/h,年注水量达到132 973.23 m3,可以控制松散层的沉降发展。

松散层沉降光纤光栅监测的应变传递及其工程应用

为了研究深部厚松散层失水沉降变形特征,建立光纤光栅–胶结层–封装材料及传感器封装材料–钻孔封孔材料–松散层的应变传递计算模型。通过对光纤光栅应变与松散层应变的传递分析,指出前人应变传递理论中所推导的公式不适用于松散层监测的应变计算,由此给出钻孔植入光纤光栅传感器的松散层应变传递计算模型,并分析影响松散层应变传递的因素,指出封孔材料弹性模量在8~15 GPa范围内时可以得到较高应变传递率。针对某矿松散层12个层位安装的24个光纤光栅传感器,采用该模型得出92.40~148.69 m范围内松散层变形沉降的应变监测结果。工程实践表明,该煤矿松散层埋深97.56~104.33,141.94~144.88 m处为最易出现压应力集中的区域,这与煤矿的实际情况、采用相关方法监测的结果基本一致。光纤光栅应变传递理论研究对推动光纤传感技术发展及其工程应用具有重要实践意义。

松散地层沉降变形FBG实时监测系统设计

为了及时发现第四系巨厚含水松散层沉降变形,提出了一种在预设钻孔中埋入光纤B ragg光栅(FBG)传感器网络系统的监测方法。设计了松散层沉降变形的FBG实时监测系统,开发了一个储存监测数据的M icrosoftAccess数据库,采用MFC ODBC方法访问和操作该数据库,并利用TeeChart控件动态显示实时监测曲线和历史监测曲线。该系统的监测实验表明:设备运行正常,监测系统稳定,实现了监测数据的高效处理和准确预测。