چارچوبی برای تشخیص تنش و ارزیابی ناحیه گسل با استفاده از داده‌های حسگر توزیع‌شده آکوستیکی نوری (DAS)

پذیرفته شده برای ارائه شفاهی
کد مقاله : 1125-ISAV2025 (R1)
نویسندگان
1عضو مرکز سامانه‌ها و فناوری‌های پیشرفته (CAST)
2رئیس مرکز سیستم‌ها و فناوری‌های پیشرفته (CAST)
چکیده
مطالعه‌ی حاضر یک روش کاربردی مفید برای استخراج و تحلیل تنش از داده‌های حسگر توزیع‌شده آکوستیکی (DAS) ارائه می‌دهد. نکته‌ی کلیدی این پژوهش، استفاده‌ی مستقیم از داده‌های DAS برای ارزیابی کمی مقادیر تنش موضعی و بررسی تأثیر فعالیت‌های انسانی (ساخت‌وساز و عبور و مرور وسایل نقیله) بر گسل‌ها است. مهم‌تر از همه، کاربرد این روش‌ها در پژوهش‌های پیشین مرتبط با DAS تا کنون بررسی نشده است [1]. در بخش پردازش داده، داده‌های خام حاصل از DAS (شدت پراکندگی بازتابی ریلی) پیش‌پردازش می‌شوند. سپس با استفاده از تکنیک تحلیل سیگنال هیلبرت، سیگنال‌ها دمودوله شده و فاز آن‌ها به‌طور یکتا تعیین می‌شود تا مقادیر تغییر فاز استخراج گردند. در مرحله‌ی بعد، پس از اعمال کرنش (یا نرخ کرنش)، این مقادیر با استفاده از مدول برشی متناظر فیبر نوری به مقادیر تنش تبدیل می‌شوند [3]. نتایج نشان می‌دهد که مقادیر تنش ناشی از فعالیت‌های ساخت‌وساز و ترافیکی قابل تمایز و اندازه‌گیری هستند؛ علاوه بر این، این مقادیر با توجه به فاصله و شرایط زمین‌شناسی قابل تنظیم‌اند. مقادیر به‌دست‌آمده از تنش می‌توانند برای شناسایی گسل‌های مستعد و نواحی پرخطر به‌کار روند و به‌عنوان شاخص‌هایی برای اجرای روش‌های برنامه‌ریزی زمین‌شناسی و شهری مورد استفاده قرار گیرند. روش ارائه‌شده در این مطالعه ظرفیت بالایی برای به‌کارگیری در سامانه‌های پایش پیوسته در محیط‌های مختلف دارد و می‌تواند به‌طور کامل عملیاتی شود.
کلیدواژه ها
 
Title
A Framework for Stress Detection and Fault Zone Characterization Using Optical Distributed Acoustic Sensing (DAS) Data
Authors
Sogol Aslan Sefat, Aghil Yousefi Koma, Mohammad Yousof Dehghan, Mohammad Amin Azari
Abstract
The current study offers a useful application procedure for stress extraction and analysis from Distributed Acoustic Sensing (DAS) data. The key highlight of this research work is the direct application of DAS data to make quantitative assessments about localized stress values and to investigate the effectiveness of human activities (construction and traffic) on faults—most importantly, applying these techniques has been unexplored in past research works on DAS [1]. During the data processing section, the raw data from the DAS (intensity of Ray-leigh backscattering) undergoes preprocessing and trending. Later on, applying the Hilbert signal analysis technique, these signals are demodulated and unambiguously phased to extract phase change values. Then again, after applying strain (or strain rate), these values are transformed into stress values using the corresponding shear moduli values of the optical fiber [3]. The results show that the stress values triggered by construction and traffic activity are distinguishable and can be measured; besides that, these values are adjustable based on distance and geological conditions. These stress values can be successfully traced to locate susceptible faults and danger zones to act as indicators for implementing geological and urban planning techniques. The current application procedure has great potential to be fully operative to implement continuous monitoring techniques in various environments.
Keywords
Fiber-Optic Sensor, Distributed Acoustic Sensing (DAS), Stress Analysis, Fault Zone Moni-toring