大坝模型试验的光纤传感变形监测

考虑到大坝模型试验中内部变形难以监测的现状,研制了一种新型的基于光纤布拉格光栅(FBG)技术的光纤传感器.这种传感器为圆棒式结构,其表面沿轴向安装了准分布式的光纤布拉格光栅.对于大坝物理模型,该传感器可预埋入坝体和坝基的内部.当大坝受到油压千斤顶荷载产生变形时,该传感器类似于一根一端固定并同时受轴向拉、压和横向弯曲的弹性梁.根据弯梁原理,由光纤布拉格光栅测得的应变结果可反算出大坝沿水平向和竖向的位移分布.室内标定试验结果表明,该传感器测得的变形量与其他常规传感器的读数一致.在一个二维混凝土重力坝物理模型的超载破坏试验中,采用预埋于坝体、坝基内部的光纤传感器以及表面安装式位移计、电阻应变花对该模型进行实时的变形监测.试验结果验证了该光纤传感器在大坝模型内部变形监测中的有效性,同时也揭示了大坝在超载作用下的变形机制和破坏形态.     

基于光纤光栅传感技术的预应力高强混凝土管桩高温高压测试研究

针对预应力高强混凝土(PHC)管桩高温高压蒸压养护的生产工艺,在3根PHC管桩生产过程中分别绑扎光纤布拉格光栅(FBG)传感器。为了避免温度对FBG传感器的影响,在PHC管桩进蒸压釜之前对FBG传感器光纤尾纤和FC接头采取隔热保护措施,同时在预应力混凝土钢棒上绑扎FBG传感器,进行对比试验。结果表明:如果不采取隔热处理,试验选用的FBG传感器在180℃高温、1 MPa高压下不能存活;采取隔热处理后,植入PHC管桩的FBG传感器存活率极高。FBG温度传感器受高温噪声影响,产生噪声波长,恢复常温后仍无法继续进行桩身温度测试,FBG应变传感器蒸压养护12 h后恢复正常工作,可以用于压桩过程中桩身的应变测试。     

光纤光栅传感器在混凝土变形及裂缝监测中的应用

介绍了一种自行研制的光纤光栅应变传感器及其工作原理,并对封装后的传感器进行拉伸标定试验,验证其准确性.而后利用这种光纤光栅传感器对常州客运中心地下工程混凝土板的内部变形及表面裂缝进行监测,进而研究掺入不同纤维的混凝土的体积稳定性及相关性能.试验结果表明,这种光纤光栅传感器的测量精度高、稳定性好,可用于地下工程混凝土板变形和裂缝的测量.     

压阻式孔隙水压力计性能试验研究

1　概　　述 孔隙水压力(又称渗透水压力)的观测是岩土工程测量的重要项目,孔隙水压力的变化可以反映出建筑物基础的稳定状态。目前常用的孔隙水压力计主要有钢弦式和卡尔逊式(Ｃａｒｌｓｏｎ),国产的钢弦式仪器结构简单,但精度和稳定性不高,卡尔逊式仪器也有同样问题。压阻式传感器过去因为国产器件质量不稳定,进口的产品价格太高,一般很少采用。随着电子技术的不断发展,压阻式传感器得到进一步完善。本试验针对ＹＹ-2型压阻式孔隙水压力计,采用室内标定试验和模拟现场试验方法,对该传感器各项性能进行测试,试验结果表明该仪器精度高、性能稳定,可以满足工程测量和实验室工作需要。2　压阻式孔隙水压力计2.1　仪器结构压阻     

爆炸条件下混凝土内压力测试的FBG传感器试验研究

利用碳纤维复合材料封装光纤Bragg光栅(FBG),设计制作了用于测量爆炸与冲击作用下混凝土内部压力的FBG压力传感器.通过对埋入混凝土试件内的FBG传感器进行静态校准、抗电磁干扰试验以及爆炸加载试验,可以得出:FBG传感器具有很好的线性度;其瞬态响应上升时间小于20μs;具有很强的抗电磁干扰能力,在爆炸条件下得到的波...     

光纤布拉格光栅传感器用于混凝土结构施工监测

采用与土木工程施工特点相适应的操作工艺与保护方法,将自行研制的光纤布拉格光栅(FBG)应变传感器与温度传感器埋入一幢5层钢筋混凝土结构的大楼中,用以监测该建筑在施工过程中梁、柱的应变与温度变化.研究结果表明,埋入的FBG传感器可以方便地监测施工过程中混凝土结构内部温度与应变的变化,为混凝土结构的健康监测提供依据;自行研制的FBG传感器传感性能良好,成活率高,寿命长,为基于FBG传感器长期的混凝土结构健康监测奠定了基础.     

基于光纤光栅传感技术的桥梁结构应变监测可行性研究

该文阐述了光纤光栅传感技术的基本原理及其优势,介绍了光纤Bragg光栅传感器(FBG)的布设工艺。利用埋入武黄高速公路某大桥内的FBG和电阻应变片实现了该桥梁在荷载试验过程中的应变监测。并通过比较FBG与电阻应变片测得的应变值来验证光纤Bragg光栅(FBG)传感技术用于桥梁应变监测的可行性。     

孔压静力触探试验的应用

本文简要地介绍了孔压静力触探试验在国内的应用现状。文中包括５项内容：①探头的性能及操作；②土分类图的检验及由此所得土层柱状图的可靠性；③固结系数的确定及其与室内试验、现场原位观测推求值的比较；④利用孔压静力触探试验指标进行沉降量的计算；⑤判定土结构性的可能性。上述内容以三个工程实例加以说明     

波浪对海床作用的试验研究

采用波浪水槽模型试验的方法,研究波浪荷载作用下砂质和粉质海床的孔压响应问题。研究发现:与波浪理论的计算值相比,模型海床表面的动水压力测试值受填充样的影响;波浪荷载作用下,对于砂质海床,其内部超静孔压不会出现累积,而粉质海床孔压累积现象非常明显。结合试验数据,利用信号分析的方法,将不同的超静孔隙水压力增长模式分为3种,探讨波浪荷载作用下粉质海床的孔压发展机理。对土工布加固粉质海床进行模拟试验,结果表明:土工布可以显著地降低波浪荷载引起的粉质海床的超静孔隙水压力累积,起到防止海床液化的作用。     

纳米插层氨基树脂表面改性隧道防火涂料

通过对主粘结剂、聚合物改性剂、骨料和无机阻燃剂等因素的研究,得到改进的常规厚涂型防火涂料,在其表面涂覆纳米插层氨基树脂以改善其耐腐蚀性。以原位插层法制备了蒙脱土/氨基树脂纳米复合材料,采用X射线衍射(XRD)、断面扫描电镜(SEM)及透射电镜(TEM)研究了其分散形态。试验表明通过表面涂覆改性得到的隧道防火涂料组合物具有良好的耐腐蚀性和耐火性能。     

黄河口粉土液化过程的现场振动试验研究

采用不同重量的重锤自不同高度处自由落体捶击荷载板,研究不同能量大小的循环荷载对黄河水下三角洲土体的动力响应过程。在土体内埋设检波器探头和孔压探头,用以监测荷载能量在土体内的吸收传播和引起的孔压变化,同时在每轮振动前后分别测量土体的强度变化。通过研究发现,80%的振动能量在0.6m土体深度内吸收,能量的衰减量沿深度可用对数曲线表示;振动能量越大,土体产生的超孔压越大,且超孔压所在的深度也越大;根据孔压随振次的变化关系,将现场振动过程中的孔压变化分为四个阶段,即初始阶段、增长阶段、稳定阶段和衰减阶段。最后,讨论振动荷载引起的土体强度变化以及土体液化与振动能量的关系,提出土体临界液化功率的概念,并给出若干深度的范围值。     

波浪作用下黄河口多层粉质土海床动力响应特征差异性分析

以黄河水下三角洲埕岛海域5种典型层序粉质土海床为模型,以Biot理论为基础,采用有限差分法计算10m深度内海床土应力场、位移场和超静孔隙水压力场分布,并与实际观测结果进行对比。研究揭示在波浪荷载作用下,多层海床土位移、孔隙水压力除在表层粉质土中出现1个极大值点外,在下覆软弱层中还将出现第2个极大值点,而应力在界面位置将急剧减小。表层粉质土中出现的第1个极值是引发小规模浅表地质灾害的动力学因素,而大规模地质灾害的发生和下覆软弱层中第2个极值直接相关。海床土沉积层序对土层稳定性影响大,其中“上硬下软”的沉积结构最不稳定,在强浪作用下容易发生大规模地质灾害。     

Applications of FBG-based sensors to ground stability monitoring

Over the past few decades, many optical fiber sensing techniques have been developed. Among these available sensing methods, optical fiber Bragg grating(FBG) is probably the most popular one. With its unique capabilities, FBG-based geotechnical sensors can be used as a sensor array for distributive(profile) measurements, deployed under water(submersible), for localized high resolution and/or differential measurements. The authors have developed a series of FBG-based transducers that include inclination, linear displacement and gauge/differential pore pressure sensors. Techniques that involve the field deployment of FBG inclination, extension and pore-pressure sensor arrays for automated slope stability and ground subsidence monitoring have been developed. The paper provides a background of FBG and the design concepts behind the FBG-based field monitoring sensors. Cases of field monitoring using the FBG sensor arrays are presented, and their practical implications are discussed.     

多方位立体双向搅拌桩湿喷法施工过程的数值模拟

多方位立体双向搅拌桩(MMP桩)是一种改进的水泥搅拌桩地基处理方法。为了研究该工法成桩过程中既有线路地基超孔隙水压力变化,使用有限元软件ABAQUS,建立三维有限元模型,采用Biot固结理论和修正剑桥模型以及现场土性参数试验值,模拟上海近郊某铁路路基加固工程中MMP桩成桩过程,计算得到了成桩过程的超孔压的增长及消散情况以及侧向土压力变化情况。将数值模拟结果与现场实测结果对比,两者变化趋势基本一致,吻合得比较好。     

孔压扁铲侧胀试验及其应用

鉴于扁铲侧胀试验不能直接测定试验土体中超孔隙水压力及其消散过程,常用的DMTC、DMTA消散试验又受土体固结程度、土体类别、试验操作等因素影响,通过添加孔压元件,对传统扁铲侧胀仪进行改进,研制出孔压扁铲侧胀仪,进行孔压扁铲侧胀试验,试验中不仅测得A、B、C值,而且直接测得超孔隙水压力及其消散曲线。根据超孔隙水压力的灵敏性结合材料指数I_D综合划分土层,利用超孔隙水压力的消散特性探求土体水平固结系数,取得了良好的效果。     

淮河干流香浮段疏浚泥固结度室内试验研究

针对淮河干流香庙—浮山段高含水率疏浚泥进行了能够测试底部孔压的一维固结试验,研究了土样变形和底部孔压随固结时间的变化规律,探讨了基于太沙基固结理论建立的变形时间曲线法(Casagrande法)和超静孔压消散法得到的两种固结度的差异性状。结果表明:Casagrande法判断主固结完成时,超静孔压消散没有完成,残余超静孔压约为荷载增量的10%～20%;随着竖向荷载的增加,利用两种方法确定的主固结沉降的差异程度随外加荷载呈半对数线性变化;以真空排水工法为例,分析了基于Casagrande法和超静孔压消散法得到的主固结沉降差异程度。     

地下水位波动下基坑周围地基土的孔压响应半解析解

水位波动条件下的基坑性状研究是随工程实践产生的新课题,而基坑周围的孔压响应机制是该课题的关键问题。将基坑渗流场分区,假设土体总应力不变,将固结方程解耦,利用Laplace、Fourier变换推导了浅层含水层内地下水位波动时板式支护基坑周围地基土孔压响应的二维近似半解析解。利用该解答,对综合系数θ（与土体固结系数、海床厚度、水位波动周期相关）、孔隙流体压缩系数与围护墙插入深度的影响进行分析。结果表明：孔压波动幅值沿基坑最短渗流路径不断衰减,滞后相位不断增大;θ越大,基坑周围地基土的相对孔压波动幅值越小,滞后相位越大,稳态渗流时的相对孔压为地下水位波动条件下不同θ值相对孔压波动幅值的极大值;孔隙流体压缩系数越大,基坑周围的波动孔压响应幅值越小,滞后相位越大;围护墙插入深度越大,主动侧相对超孔压波动幅值越大,被动侧波动幅值则越小。     

盾构施工引起土体超孔隙水压力峰值的计算及 影响因素分析

摘 要： 运用应力释放理论及应力传递理论,推导了盾构施工引起周边土体任一点的 超孔隙水压力峰值 的计算公式。并通过算例分析表明：与衬砌相邻的土体超孔隙水压力峰值呈 近似 圆形（底部大于顶部）;随着离隧道中心距离的增加,土体超孔隙水压力峰值呈凹曲线衰减。同时发现盾构直径及埋深对土体超孔隙水压力峰值的影响是相反的。当直径减小或是埋深增大,均会使得与衬砌相邻周边土体超孔隙水压力峰值的底部与隧道中心水平线处的差异更加明显,反之亦然。隧道底部的等值线最密,即变化最快;隧道上方区域的等值线间距逐渐变大,即变化变缓。在一定深度处,超孔隙水压力峰值在隧道轴线上方为最大,远离隧道轴线则减小;随深度增大,其最大值有增大趋势。     

初始静孔隙水压力对砂土静动力剪切特性影响的试验研究

选取福建标准砂和滹沱河细砂,利用空心圆柱扭剪仪开展了一系列不同初始静孔隙水压力条件下的不排水循环扭剪试验和单调扭剪试验,着重探讨初始静孔隙水压力对超静孔隙水压力发展及其不排水抗剪强度的影响。试验结果表明:初始静孔隙水压力对超静孔隙水压力的发展产生显著的影响,从而影响砂土的静动力剪切特性。具体地,在不排水循环剪切过程中,初始静孔隙水压力越大,其超静孔隙水压力发展和变形发展越快;在不排水单调剪切过程中,初始静孔隙水压力越大,在砂土剪胀阶段产生负超静孔隙水压力越大,从而使砂土的强度显著提高。基于试验结果,初步探讨了初始静孔隙水压力对超静孔隙水压力及静动力剪切特性的影响机理。研究表明,研究地下水位以下土体(准饱和土)静动力剪切特性尤其是研究液化问题时,应充分考虑初始静孔隙水压力对砂土抗液化强度的影响,室内试验应根据砂土所处的地下水位深度来决定初始静孔隙水压力(反压)的大小。