تقسیم شدہ آپٹیکل فائبر کی نگرانی اور خشک سکڑنے اور مٹی کے کریکنگ کے ابتدائی پتہ لگانے کی ٹیکنالوجی پر تحقیق

جائزہ

مٹی میں خشک سکڑنے والی شگافوں کی نشوونما کے دوران اندرونی تناؤ کے میدان کے ترقیاتی اصولوں پر عبور حاصل کرنا مٹی میں خشک سکڑنے والے شگافوں کی تشکیل کے طریقہ کار کا مطالعہ کرنے کے لیے ایک اہم شرط ہے۔ تاہم، نگرانی کے روایتی طریقے اندرونی مٹی کی اخترتی خصوصیات کو حاصل نہیں کر سکتے اور مٹی کے خشک سکڑنے کی ضروریات کو پورا نہیں کر سکتے۔ کریکنگ اسٹڈیز کے تقاضے تانگ چاوشینگ کے تحقیقی گروپ نے تقسیم شدہ آپٹیکل فائبر سینسنگ ٹیکنالوجی (DFOS-OFDR) کی بنیاد پر مٹی کے خشک ہونے والے سکڑنے اور کریکنگ کے عمل کی بہتر نگرانی کے لیے ایک نیا طریقہ تجویز کیا، اور پتہ چلا کہ DFOS-OFDR تفتیشی آلہ (OSI-S) درست طریقے سے مٹی کو حاصل کر سکتا ہے۔ خشک کرنے اور کریکنگ کے عمل. سکڑنے والے شگافوں کی نشوونما کے دوران تناؤ کے میدان کی مقامی اور وقتی ارتقاء کی خصوصیات کو درست طریقے سے پوزیشن میں رکھا جا سکتا ہے، اور دراڑوں کی تشکیل کو پہلے سے محسوس کیا جا سکتا ہے۔

جانچ کا عمل

برآمد شدہ مٹی کی مٹی ہوا سے خشک، زمینی اور 2 ملی میٹر کی چھلنی سے گزری تھی۔ اس کے بعد مٹی کو مناسب مقدار میں پانی کے ساتھ ملایا جاتا ہے تاکہ استعمال کے لیے تیار کیچڑ کے تقریباً 69% (مائع حد سے 1.9 گنا) کا ہدف حاصل کیا جا سکے۔ اس کے بعد کیچڑ کو ہلنے والی میز پر 5 منٹ کے لیے کمپن کیا جاتا ہے تاکہ ہوا کے تمام بلبلوں کو ہٹایا جا سکے، اور پھر ایک کے بعد ایک 500 ملی میٹر لمبائی، 50 ملی میٹر چوڑائی اور 50 ملی میٹر کی اونچائی والے پلیکس گلاس مولڈ میں ڈالا جاتا ہے۔ سٹرین آپٹیکل کیبل بچھانے کا طریقہ یہ ہے کہ پہلے 800 گرام گارا (20 ملی میٹر اونچی) کو plexiglass مولڈ میں شامل کریں اور ایک ہموار سطح حاصل کرنے کے لیے وائبریٹ کریں۔ سٹرین آپٹیکل کیبل سلری کے اوپر رکھی جاتی ہے، اور پھر 400 گرام بقیہ گارا (10 ملی میٹر اونچی) کو سانچے میں ڈالا جاتا ہے اور باہر کیا جاتا ہے۔ ہوا کے بلبلوں کو دور کرنے کے لیے وائبریٹ کریں۔ یہ بات قابل غور ہے کہ مٹی کے نمونے میں آپٹیکل کیبل کے دونوں سرے فکس نہیں ہوتے ہیں اور مٹی کے سکڑنے پر آزادانہ طور پر آباد ہو سکتے ہیں۔ سٹرین آپٹیکل کیبل مکمل طور پر DFOS-OFDR ڈیموڈولیٹر سے منسلک ہے۔ ٹیسٹ میں استعمال ہونے والے مانیٹرنگ ڈیوائس کا اسکیمیٹک ڈایاگرام تصویر 1 میں دکھایا گیا ہے۔ خشک کرنے کا ٹیسٹ کمرے کے درجہ حرارت 30±1 ڈگری پر کیا جاتا ہے۔ خشک کرنے کے عمل کے دوران مٹی کے دراڑوں کے آغاز اور نشوونما کو بہتر طریقے سے پکڑنے کے لیے، ہر 5 منٹ میں ہائی ریزولیوشن کی تصاویر لینے کے لیے ایک ڈیجیٹل کیمرہ استعمال کیا جاتا تھا، جس کی فریکوئنسی DFOS-OFDR تفتیشی آلے (OSI-S) کے نمونے کے ساتھ ہوتی تھی۔

شکل 1 ٹیسٹ ڈیوائس کا اسکیمیٹک ڈایاگرام

امتحانی نتائج

خشک ہونے کے وقت کے ساتھ تناؤ وکر کا ارتقاء

شکل a 0 منٹ سے 5500 منٹ کے خشک ہونے تک تناؤ کے منحنی خطوط کے وقتی ارتقا کو ظاہر کرتی ہے۔ جیسے جیسے خشک ہوتا ہے، تناؤ کی تقسیم کا وکر بتدریج غیر درست حالت سے مجموعی طور پر کمپریسڈ حالت میں بدل جاتا ہے، جس کا مطلب ہے کہ نمونے میں پانی کی کمی کی وجہ سے حجم میں سکڑ جانے کا رجحان ہوتا ہے، اس طرح اندرونی تناؤ آپٹیکل کیبل کو نچوڑ دیتا ہے۔ تصویر میں دو واضح کمپریشن ریجنز (A1 اور A2) ہیں، جہاں تناؤ کی چوٹیوں کی حد -250 με سے -3000 με (A1) اور -500 με سے -10000 تک ہوتی ہے۔ με (A2)۔ نمونے میں پانی کا بخارات مٹی کی سطح سے شروع ہوتا ہے۔ جیسے جیسے بخارات کا عمل جاری رہتا ہے، مٹی کے ذرات کے درمیان سوراخ واٹر ایئر مینیسکی بننے لگتے ہیں، جو کیپلیری سکشن میں اضافہ اور تناؤ کے تناؤ کے جمع ہونے کا باعث بنتا ہے۔ جب جمع شدہ تناؤ کا تناؤ مٹی کی تناؤ کی طاقت سے زیادہ بڑھ جاتا ہے تو، مٹی میں سکڑنے والے شگاف پڑ جائیں گے۔ پہلی شگاف (4930 منٹ) کے ظہور کے ساتھ، تناؤ ظاہر ہوتا ہے اور کمپریسیو تناؤ کم ہوتا رہتا ہے، جس کا مطلب ہے کہ ایک بار مٹی میں شگاف پڑنے کے بعد، شگاف کی چوڑائی میں اضافے سے آپٹیکل کیبل پر تناؤ کا دباؤ بڑھے گا اور متعلقہ تناؤ پیدا ہوگا۔

شکل 2 مٹی کے شگاف کی شکل کا ارتقاء اور 0 سے 5500 منٹ تک خشک ہونے کے عمل کے دوران تناؤ کے منحنی خطوط کا مقامی-وقتی ارتقاء

جیسا کہ شکل b میں دکھایا گیا ہے، تناؤ کے منحنی خطوط پر 0.29m، 0.36m، 0.20m اور 0.10m پر 4 تناؤ کی چوٹیاں ہیں، جو 4 شگافوں کی پوزیشنوں کے ساتھ مکمل طور پر ہم آہنگ ہیں۔ 5500 منٹ پر کریکس 1، 2، 3 اور 4 کی تناؤ کی چوٹییں بالترتیب 8457.11 με، 3552.48 με، -719.67 με اور -736.39 με ہیں۔ متعلقہ شگاف کی چوڑائی بالترتیب 6.41 ملی میٹر، 6.61 ملی میٹر، 4.45 ملی میٹر اور 4.54 ملی میٹر ہے۔ یہ واضح طور پر دیکھا جا سکتا ہے کہ وسیع تر دراڑیں عام طور پر بڑے تناؤ سے مساوی ہوتی ہیں۔

مٹی میں خشک سکڑنے والی دراڑوں کا ابتدائی پتہ لگانا

پچھلے حصے میں حاصل کردہ نتائج سے پتہ چلتا ہے کہ DFOS-OFDR ٹیکنالوجی درست طریقے سے شگاف کا مقام حاصل کر سکتی ہے۔ یہ جانچنے کے لیے کہ آیا مجوزہ ٹیکنالوجی مٹی کے خشک ہونے والے سکڑنے والے شگافوں کے ابتدائی مقام کا جلد پتہ لگا سکتی ہے، چار شگافوں کی چوڑائی میں تبدیلیوں اور خشک ہونے کے وقت کے ساتھ ان کی تناؤ کی حالتوں کا مطالعہ کیا گیا۔ آپٹیکل کیبل کے ذریعہ حاصل کردہ تناؤ کی حالت کا ارتقاء نہ صرف خشک سکڑنے سے پہلے مٹی کے سکڑنے کی عکاسی کر سکتا ہے، بلکہ مٹی کے شگاف کی توسیع کے پورے عمل کی بھی عکاسی کرتا ہے۔

اس بات کا مزید جائزہ لینے کے لیے کہ آیا DFOS-OFDR ٹیکنالوجی مٹی کے خشک ہونے والے سکڑنے والے شگاف کی پیشگی پیش گوئی کر سکتی ہے، اس مطالعے نے تین پیرامیٹرز تجویز کیے: Tm (وہ وقت جب مٹی کے شگاف کا پتہ DFOS-OFDR کے ذریعے ہوتا ہے)، Tc (ننگی آنکھوں کے مشاہدے یا ڈیجیٹل تصویر کے ذریعے حاصل کیا جاتا ہے۔ پروسیسنگ ٹکنالوجی) مٹی کے ٹوٹنے کا وقت) اور ΔTp (وقت کا وقفہ پیشگی پیش گوئی کی گئی ہے ، جس کی تعریف Tm اور Tc کے درمیان فرق کے طور پر کی گئی ہے)۔

شکل 3 خشک ہونے کے وقت کے ساتھ شگاف کی چوڑائی اور تناؤ کی حالت میں تبدیلیوں کو ظاہر کرتی ہے۔ پہلا شگاف (کریک 1) 4955 منٹ پر ظاہر ہوا، اور DFOS-OFDR نے پہلے ہی 4930 منٹ پر دراڑیں شروع ہونے کا پتہ لگا لیا تھا، جس سے ظاہر ہوتا ہے کہ DFOS-OFDR ٹیکنالوجی تقریباً 25 منٹ پہلے مٹی کے خشک ہونے والے سکڑنے والے شگاف کا پتہ لگا سکتی ہے۔ اسی طرح، کریک 2، کریک 3 اور کریک 4 کے لیے، متعلقہ ΔTp کی قدریں بالترتیب 55، 40 اور 40 منٹ ہیں۔ DFOS-OFDR demodulator (OSI-S) کی درستگی 1 με تک پہنچ سکتی ہے۔ اس طرح کی اعلی درستگی DFOS-OFDR کو مٹی کے اندر کسی بھی چھوٹی خرابی کو درست طریقے سے محسوس کرنے کے قابل بناتی ہے، جس سے مٹی کے دراڑوں کا جلد پتہ چل جاتا ہے۔ ہر شگاف کے لیے، DFOS-OFDR ٹیکنالوجی کے ذریعے پیش گوئی کی گئی شگاف کی تشکیل کا وقت مختلف ہے۔ اس کی وجہ یہ ہے کہ اگرچہ ٹیسٹ میں نسبتاً یکساں مٹی استعمال کی گئی تھی، لیکن مٹی مکمل طور پر یکساں نہیں ہو سکتی، جو مٹی کے اندر آپٹیکل کیبلز کی تقسیم کو متاثر کرے گی۔ یہ ابتدائی پتہ لگانے کے لیڈ ٹائم کو متاثر کرتا ہے۔

چترا 3 شگاف کی چوڑائی اور کریک پوزیشن سٹرین سٹیٹ کے درمیان تعلق

تجرباتی نتائج

DFOS-OFDR ٹکنالوجی کا استعمال مٹی کی سطح اور اندر کے خشک سکڑنے والے دراڑوں کے ارتقاء کی نگرانی کے لیے کیا جا سکتا ہے۔ DFOS-OFDR کے ذریعے حاصل کردہ سٹرین ڈسٹری بیوشن وکر مٹی کے سکڑنے کی خصوصیات اور شگاف کے آغاز کی پوزیشنوں کو درست طریقے سے پکڑ سکتا ہے، اور شگاف کی چوڑائی اور سوکھنے کے وقت کے ساتھ متعلقہ تناؤ کی حالت کے درمیان تعلق حاصل کر سکتا ہے، جو دراڑ کے مقام کا جلد پتہ لگانے میں مدد فراہم کر سکتا ہے۔ . روایتی مجرد تناؤ کی نگرانی کے طریقوں کے مقابلے میں، DFOS-OFDR ایک تقسیم شدہ، غیر تباہ کن، درست، موثر اور اعلی ریزولیوشن مٹی خشک کرنے والی سکڑنے والی کریکنگ مانیٹرنگ اور جلد پتہ لگانے والی ٹیکنالوجی ہے۔ اس کا استعمال مٹی کی سطح اور اندرونی خشک سکڑنے والی شگافوں کا مطالعہ کرنے کے لیے کیا جاتا ہے۔ قابل اعتماد ڈیٹا سپورٹ فراہم کریں۔