分布式光纤监测下的岩体-光纤耦合性对采场覆岩变形的影响

本文主要探讨了采场覆岩变形过程中分布式光纤监测技术的岩体-光纤耦合性分析。在煤炭行业中，随着开采活动深入，岩体的变形和稳定性对安全生产至关重要。分布式光纤传感技术因其高灵敏度和非接触性，被广泛用于监测岩体的微小变化。本文的核心研究内容集中在以下几个方面： 1. 岩体-光纤耦合性的重要性：作者指出，岩体与光纤之间的耦合性决定了分布式光纤感测结果的精度。良好的耦合性意味着光纤能有效捕捉到岩层的微小变形，反之，如果耦合性减弱，可能导致监测数据的不准确。 2. 理论与方法：通过力学分析，研究者探讨了岩层变形对光纤响应的影响，结合运动学原理，构建了一套判断光纤-岩体耦合性的判据。这包括对光纤在岩层变形过程中的响应特性和运动行为的理解。 3. 模型试验：实验中，研究者在物理相似模型中设置了水平埋设的光纤，用于监测不同开挖状态下的关键层结构变形。他们利用数字图像相关技术（DIC）实时追踪关键层的挠度分布，通过对比光纤测量与DIC数据，评估耦合性对监测结果的影响。 4. 耦合性与变形的关系：研究发现，当岩层变形较小时，耦合性系数保持在较高水平（0.9～1.0），光纤应变计算的挠度与实际挠度基本一致，误差控制在可接受范围内。然而，当岩层变形增大，耦合性显著下降，尤其在岩层破断和裂缝形成时，光纤与岩体的接触度降低，耦合系数k值接近于零。 5. 应用价值：通过光纤监测数据的反演，研究人员能够获取采动覆岩的变形范围和特征，从而精确地定位和评估岩层移动变形的情况。这项研究成果为分布式光纤传感技术在采场覆岩变形监测领域的实际应用提供了科学依据和指导。 这篇论文深入研究了分布式光纤在采场覆岩变形监测中的作用，强调了耦合性对监测效果的直接影响，并通过实验证明了这一技术的有效性和可靠性，为煤炭行业的安全开采提供了有力的技术支撑。