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越来越多的人对钻孔应变观测感兴趣。其中一些理论专家,或者仪器专家,愿意出谋划策,当然是好事。俗话说,众人拾柴火焰高。但是,不管是什么人,都需要首先把一些有关这种观测的基本特点搞清楚。
钻孔应变观测,顾名思义,是把传感器放在钻孔中观测岩层或土层的应变(实际上是观测应变的变化)。但是,简单地这样说其实很不到位。最重要的是,在这种观测中,传感器必须与介质(岩石或土壤)紧密结合在一起,所谓“耦合”起来。
耦合,这是钻孔应变观测的核心概念。
一般的仪器,只要本身好,就能产生我们需要的观测数据。钻孔应变仪与一般的仪器不同,仅仅仪器好的话,还不能保证产生我们需要的数据。一般可以说,如果传感器与介质耦合得不好,那么传感器本身再好,也不能保证给出可靠的观测数据。但是,这样的说法过于浅显。
在更深的层面上,耦合带来的困难是,即使传感器与介质耦合得很好,也难以根据仪器的观测数据得到准确的应变变化。
在钻孔应变观测的理论模型中,有两个参数A和B,一般称为“耦合系数”。有人上来就要改名字,说应该叫“灵敏系数”。这样的人就是不懂钻孔应变观测,没入门。传感器要讲灵敏度。A和B主要取决于耦合情况,才称为耦合系数。
对于其它观测,只要对仪器进行标定就行。对于钻孔应变观测,除必须对仪器进行标定外,还要通过对观测数据的分析,确定两个耦合系数A和B,称为对观测系统的“实地标定”。只有确定了A和B,才能给出应变变化。有人对“标定”很敏感,说这种分析不是“标定”。这样的人同样是没入门。对仪器进行标定,目的是要通过观测值得出观测对象的实际变化。对钻孔应变观测系统进行实地标定,目的同样是要通过观测值得出观测对象的实际变化。
要了解钻孔应变观测,就要承认这种观测的特殊性。
按照目前的仪器安装方法,耦合涉及三个方面:传感器,介质(岩石、土壤)和耦合材料(特制水泥)。在这三个因素中,人们能了解的,只有一个半。一个是仪器,半个是特制水泥。仪器专家已经把钻孔应变仪生产得相当好,就算是可以控制的。特制水泥可以按配方制备,并通过室内实验来了解其凝固过程和性质,但是钻孔中的环境与室内环境究竟在多大程度上一致,我们不得而知,因此只能算了解一半。剩下的一个因素我们不能控制,就是介质。钻孔中的介质变化多端,特别是存在大大小小的裂隙,会严重影响观测结果。
因为存在这样的问题,所以通常无法用“正演”的方法来确定A和B。只能用“反演”的实地标定方法。
所谓标定,通常应该用已知信号,或者用已知可靠的其它同类仪器。但是,钻孔应变观测难以用其它仪器来标定,通常只能用理论固体潮这个“已知”信号来标定。因为我们不知道理论应变固体潮与实际应变固体潮到底有多大差别,所以钻孔应变观测的实地标定问题并未彻底解决。
国际上,直到最近,有关钻孔应变观测的最热门的议题之一,仍然是耦合,或者实地标定。
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GMT+8, 2024-8-17 00:26
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