山体滑坡作为全球性的地质灾害,其造成的人员伤亡和经济损失巨大。山体滑坡在经历失控加速和灾难性破坏之前,有时会蠕动数十年。观察和监测应变在时间和空间上的演变对于了解滑坡过程至关重要(包括从慢滑到快速运动的转变)。然而,现有滑坡监测仪器的空间或时间分辨率有限,限制了对滑坡过程的研究。分布式光纤传感技术因其广泛的空间覆盖和近乎实时的测量能力,在滑坡监测中颇具吸引力。
在Hollin Hill滑坡为期三天的降雨过程中,研究人员使用低于1赫兹的分布式声学传感器(DAS),数据采集具有纳米应变率灵敏度和1赫兹的时间采样率。观察到头部塌方处的近地表应变开始、发展中的断裂带应变加速、向塌方处的回退以及流坡活动。以先前不可能实现的时空分辨率展示了以纳米应变率灵敏度发生的滑坡过程。研究结果得到了早期研究结果的支持,先前的研究描述了类似的移动模式,证明了季节性降水和土壤水分含量对边坡运动的影响。研究也表明控制滑坡行为的过程是尺度不变的(即无论在何种尺度下观察,都是相似的)。研究提供了在流动主导区的应变率锋传播观测结果,以表征发生在约8小时内的解释性流涌事件的空间范围及其相关的2.5米/小时的应变率锋传播速度。研究提出的方法可用于区分随时间变化的运动区域,以支持滑坡的危害评估。这种能力可在目前还不甚了解的时空尺度上对滑坡进行监测,并提高了我们使用当前分类系统表征滑坡事件和行为特征的能力。
研究强调了DAS技术在滑坡监测中的应用潜力,尤其是在捕捉滑坡运动的早期迹象和理解滑坡运动模式方面,并讨论了其在提高滑坡风险评估和管理中的潜在价值。相关研究成果发表于《Nature Communications》[1]。
[1] Previously Hidden Landslide Processes Revealed Using Distributed
Acoustic Sensing With Nanostrain-Rate Sensitivity