分布式光纤传感技术作为一种新型的监测手段,近年来在岩土与地质工程领域得到了广泛的关注和深入的研究。该技术以其独特的优势,如长距离、分布式、高精度和抗电磁干扰等,正在逐步改变传统工程监测的模式。
在岩土工程领域,分布式光纤传感技术被广泛应用于边坡稳定性监测、隧道围岩变形监测以及地基沉降观测等方面。通过将传感光纤埋设或粘贴在结构体内部或表面,可以实现对岩土体应变、温度、振动等参数的连续、实时监测。例如,在边坡工程中,利用布里渊光时域反射技术(BOTDR)或拉曼光时域反射技术(ROTDR),可以精准定位滑坡体的潜在滑动面,并实时监测其变形发展过程,为灾害预警和工程治理提供关键数据支撑。
在地质工程领域,该技术同样展现出巨大的应用潜力。在油气资源勘探、地热开发以及二氧化碳地质封存等项目中,分布式光纤传感技术能够实现对深部地层温度、压力、应变和声波信号的长期、分布式监测。这有助于研究人员更好地理解地下流体的运移规律、储层动态变化以及盖层完整性,从而优化开采方案,提高资源采收率,并评估工程活动的环境影响与安全性。
从技术研究进展来看,当前的研究热点主要集中在提高监测精度、空间分辨率和测量速度,以及开发多参数融合传感系统。例如,结合相位敏感型光时域反射计(Φ-OTDR)和布里渊光时域分析仪(BOTDA),可以同时获取高空间分辨率的振动和应变信息,这对于监测地下管线泄漏、岩体微破裂以及地质灾害前兆信号具有重要意义。新型特种光纤(如微结构光纤、聚合物光纤)的研发,也为极端环境(如高温、高压、强腐蚀)下的长期可靠监测提供了新的解决方案。
该技术在工程化应用过程中仍面临一些挑战。传感光纤的长期耐久性、复杂地质环境下的铺设与保护技术、海量监测数据的实时处理与智能解译等,都是亟待解决的关键问题。未来的研究将更加注重传感系统的可靠性、经济性和智能化水平,推动分布式光纤传感技术与物联网、大数据、人工智能等新一代信息技术的深度融合。
分布式光纤传感技术在岩土与地质工程领域的应用研究正处于快速发展阶段,其‘神经感知’能力为认识和调控复杂地质工程系统提供了革命性的工具。随着技术的不断成熟和创新,它必将在保障重大工程安全、防灾减灾以及资源绿色开发等方面发挥越来越重要的作用,是工程和技术研究与试验发展的重要方向之一。