分布式應變感測光纖技術於大型山崩物理模型試驗之應用初探

臺灣由於具有獨特且年輕之地質條件，加上近來天候極端變化，降雨強度集中（時間域與地域），臺灣之邊坡坍崩問題頻傳，以水庫集水區為例，坍崩產生之土石將導致水庫庫容淤積問題，而山區道路邊坡或社區之災害，也將致使人命財產損傷。而大部分之因降雨造成之邊坡滑動或轉動大多可區分為深層與淺層坡地滑動。其中淺層坡地滑動一般多發生於坡度較陡、地質材料膠結不良。另外深層(Deepseated)的邊坡滑動為另一個重要關注課題，而造成大規模崩塌的成因大致可分為地震與降雨，其中豪雨引發的崩塌在物理機制和上述之淺層崩塌相同，雨水滲入地下使得地表土層、岩盤內的孔隙水壓上升（地下水位上升），進而減少崩滑面附近地表土層和岩盤有效應力的降低是為最主要的原因。有鑑於監測預警重要性，本計畫申請人除既有時域反射技術(Time DomainReflectometry, TDR)於山坡地監測應用精進外，目前正積極推動包含大面積衛星或地面(ground based) InSAR 監控長期LOS (Line of Sight)變位分析標準化，再結合局部區域雙頻可犧牲式之GNSS位移監測元件開發，嘗試透過相關研發技術以包含不同之時間與空間尺度之山坡地淺/深層崩塌複合型事件預警，以及觀測資料比對與驗證使用。其中有一特色在於嘗試納入分布式光纖應變感測(Optical fibersensor for distributed strain measurement )之應用。其中光纖分布式應變感測為逐漸成熟，又以布里淵散射光時域反射技術(Brillouin Optical Time DomainReflectometry, BOTDR）為主要之技術，因此本計畫企圖發展BOTDR監測技術於淺/深層崩塌之複合型實際事件應用，透過建立BOTDR操作規則與室內率定方式，包含自行埋入固定方式以及與側傾管共構方式，並配合初步大型模型試驗進行降雨測試，比對BOTDR與既有TDR，側傾管以及SAA等不同量測結果，並配合數值模擬比對，確認其量測準確性與穩定性，以做量測標準程序之建議。