2012年8月,RESPEC签订合同,为路易斯安那州Napoleonville盐穹西部侧翼的一个正在开发的天坑提供现场仪器仪表和预警监测服务。一个深埋地下的盐水洞穴发生了结构性破裂,使得周围的沉积物流进了洞穴,在地表形成了一个天坑,并从扰动的沉积物中释放出气体。随着时间的推移,天坑的面积增加到40英亩,最大深度超过400英尺。

RESPEC的工程师部署了一个实时预警系统,以持续监测正在形成的天坑周围的倾斜和水位。该天坑位于沿海的柏树沼泽,因此监测系统必须在恶劣的条件下(例如,高温、极端潮湿、飓风和暴雨,以及昆虫)运行,几乎不需要维护。该系统由坎贝尔科学公司的数据记录器、倾斜仪、倾斜仪和水位传感器组成。

数据由遍布沼泽的30多个CR206X记录器连续收集,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手机调制解调器,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,这样就可以远程收集数据,现场的数据记录器和传感器可以从办公室重新编程或重新配置。

仪器和数据收集的目的是双重的。其主要目的是开发一种早期预警系统,在大量物体脱落并沉入天坑之前,通知当地应急人员即将发生的灾难性地面运动。利用最初几个月的数据,项目工程师确定,在塌陷事件发生之前,通常会有几天的轻微地面倾斜。然后,通过设置在天坑周边和附近基础设施上的设备倾斜读数的报警阈值,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下沉速度。进行传统的光学水平线测量方法即使不是不可能,也很困难,因为汽艇是进入天坑周围沼泽地区的唯一通道。

RESPEC开发了一种新型沉降监测系统,利用差分水位数据测量地面沉降,每年沉降不超过6毫米(0.02英尺)。为了做到这一点,2英寸的钢柱被打入沼泽底部10英尺,以锚定每个地点的设备。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小区调制解调器传输到基站。

每个工位都配备了一个工作仪表,以验证和调整换能器随时间的偏移量。基于沼泽的水位监测仪的差分水位数据与InSAR数据以及道路和护堤的传统高程测量数据相结合,创建了大面积的下沉率等值线。利用这些技术,工程师们能够计算出天坑周围沼泽地区的下沉率,每年的下沉率低至十分之一英寸。

项目的其他方面还包括使用Campbell记录仪监测深层沉积物的倾斜情况,使用DGSI制造的现场斜度测量管柱,使用Modbus与贝克-休斯的深井压力工具通信,以及测量排气井的气体流速。在第一个案例中,倾斜数据被用于确定为防止天坑水进入附近河口而建造的护堤的风险和影响。

该项目在政治和公共部门受到高度审查,需要与客户、多个顾问和政府机构密切合作,由于快速变化的条件,需要高度灵活性。超过40个坎贝尔科学公司的数据记录器被安装在沼泽中超过4年。在此期间,他们只损失了三个。两个掉进了天坑里,另一个被闪电直接击中了!

查看网页了解更多信息:http://www.respec.com/project/napoleonville-salt-dome-sinkhole-monitoring

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案例研究总结

应用程序

灾难性地面运动的早期预警

位置

河口科尼,路易斯安那州,美国

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、地面倾斜、井下水压、流量、气压、降水

参与顾问/集成商

替换为
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