2012年8月,RESPEC签订合同,为路易斯安那州Napoleonville盐穹顶西侧一个正在开发的天坑提供现场仪器和预警监测服务。一个很深的地下盐卤洞穴经历了一个结构缺口,这使得周围的沉积物流入洞穴,在表面形成了一个天坑,并从受扰动的沉积物中释放出气体。随着时间的推移,这个天坑的面积扩大到40英亩,最大深度超过400英尺。

RESPEC的工程师们部署了一个实时预警系统,持续监测正在形成的天坑周围的倾斜和水位。这个天坑位于沿海的柏树沼泽中,因此监测系统必须在恶劣的条件下(例如,高温、极端湿度、飓风和暴雨,以及昆虫)运行,维护费用极低。该系统由Campbell Scientific公司的数据记录仪、倾斜仪、倾斜仪和水位传感器组成。

这些数据由遍布整个沼泽的30多个CR206X记录器阵列持续收集,并通过RF401A无线电实时传输到CR800、CR1000和CR6路由器和基站。这些基站配备了LS300和RV50蜂窝调制解调器,并将数据发送到一个安全的服务器,然后发送到实时可视化软件Vista data Vision。

遥测网络允许双向通信,从而可以远程收集数据,数据记录器和传感器可以在办公室重新编程或重新配置。

仪器仪表和数据收集的目的是双重的。其主要目的是开发一个早期预警系统,在大量物体脱落并沉入天坑之前,将即将发生的灾难性地面移动通知当地反应人员。通过使用前几个月的数据,项目工程师们确定,塌方事件通常发生在几天轻微的地面倾斜之前。然后,通过设置地陷周围设备和附近基础设施的倾斜读数的警报阈值,实现了早期预警。当倾斜超过报警阈值时,Vista Data Vision软件会向项目工程师和现场人事经理发送文本警报。

另一个项目要求是确定天坑周围沼泽地区的沉降速率。在提供进入天坑周围沼泽地区唯一通道的汽艇上,执行传统的光学水平线测量方法将是困难的,甚至是不可能的。

RESPEC开发了一种新型沉降监测系统,使用差异水位数据来测量地面沉降至每年6毫米(0.02英尺)以内。为了实现这一目标,2英寸的钢柱被打入沼泽底部10英尺,以固定每个地点的设备。压力传感器安装在每个位置,由CR206X数据记录器读取,通过中继器将数据通过单元调制解调器传输到基站。

每个工位都配备了一个工作人员测量仪,以验证和调整传感器的偏移时间。基于沼泽的水位监测仪的差异水位数据与InSAR数据以及公路和护堤的传统高程调查数据相结合,形成大面积的沉降率等高线。利用这些技术,工程师们能够计算出天坑周围沼泽地区的沉降速度,低至每年0.1英寸。

该项目的其他工作还包括使用DGSI生产的现场测斜仪管柱来监测深层沉积物的倾斜情况,使用Modbus与贝克休斯的深井压力工具进行通信,以及测量排气井的气体流量。在第一个案例中,倾斜数据被用来确定为防止天坑水进入附近河口而修建的护堤的风险和影响。

该项目经过了政治和公共部门的高度审查,需要与客户、多个顾问和政府机构密切合作,并由于快速变化的条件要求高度的灵活性。超过40台Campbell Scientific的数据记录仪被安装在一个沼泽里超过4年。在此期间,他们只损失了3个。其中两只掉进了天坑,另一只被闪电直接击中!

更多信息请参阅网页:http://www.respec.com/project/napoleonville-salt-dome-sinkhole-monitoring

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案例研究总结

应用程序

灾难性地面运动预警

位置

美国路易斯安那州的河口

产品使用

CR206X CR800 CR850 CR1000 CR6 SDM-CVO4 RF401 RF401A GPS16X-HVS LS300G RV50 VDV

贡献者

埃里克•“将军”替换为

测量参数

水位、湿度、温度、地倾角、井下水压、流量、气压、降水

参与顾问/集成商

替换为
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