岩土体灾变感知与应用

摘要

地球宜居性是21世纪的前沿科学问题.作为人类赖以生存的岩土体,在自然力和人类活动多场作用下不断运动着,它的失稳会直接诱发各类地质与岩土工程灾害,影响人居环境、工程安全及社会经济可持续发展.因此,岩土体灾变信息的获取质量决定了防灾减灾的成效.岩土体是自然历史的产物,其内部存在各种力学不连续界面,可分为物质界面、状态界面和运动界面三类,它们控制着岩土体的稳定性;针对这些界面高隐蔽性、强不确定性的特点,从原位观测技术时空连续性角度,论述了观测技术从检测、探测、监测,最后到感知的演进过程;介绍了分布式光纤感测技术的原理与特点,它是实现岩土体灾变感知的理想手段.本文重点展现了作者团队20年来在岩土体灾变光纤感知理论和技术方面取得的成果,包括岩土应变感知耦合理论、岩土水分与渗流感知方法、岩土灾变事件识别与预测模型,以及岩土体灾变光纤感知技术体系等四个方面;介绍了岩土体灾变感知技术应用于采场覆岩物质界面感知、地面沉降状态界面感知和库区边坡灾变运动界面感知的三个典型案例,并展示了新的科学发现和认识.最后指出了岩土体灾变光纤感知技术今后的发展方向和前沿研究课题.