岩土力学 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (2): 653-664.doi: 10.16285/j.rsm.2024.0451
郭旭辉1,朱鸿鹄1, 2,吴冰1,高宇新1,胡乐乐1,曹鼎峰3
GUO Xu-hui1, ZHU Hong-hu1, 2, WU Bing1, GAO Yu-xin1, HU Le-le1, CAO Ding-feng3
摘要: 土体含水率时空分布的精准监测对于岩土工程监测、地质灾害防治具有重要意义。针对被动分布式温度传感(passive distributed temperature sensing,简称PDTS)技术在监测土体含水率方面存在的局限性,引入斯皮尔曼相关性分析法,定量分析辐射、气温、升温速率、土体温度、含盐量与含水率之间的相关性,并结合误差反向传播网络(back propagation network,简称BP神经网络),建立了一个考虑水-热-盐综合作用的土体含水率被动感测模型,用以替代传统PDTS技术中复杂的数值迭代算法。此模型不仅扩展了PDTS技术的应用范围,还大幅提高了含水率预测的精度。在黄土高原开展了长期观测,利用原位观测数据验证了所提模型的有效性。分析结果表明:黄土含水率与其含盐量、温度之间的极强正相关关系可以实现深度上的互补,输入变量与含水率在2 m深度内存在显著的相关关系;模型可对黄土含水率进行精确预测,其均方根误差低于0.006 8 m3·m−3;模型误差主要来源于降雨及土体冻融效应,且整体上呈现出冬季小、夏季大的特征。研究内容为将PDTS技术应用于土体含水率监测提供了理论支持和实践参考,并揭示了黄土水盐运移机制。
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