松散层沉降光纤光栅监测的应变传递及其工程应用

 为了研究深部厚松散层失水沉降变形特征,建立光纤光栅–胶结层–封装材料及传感器封装材料–钻孔封孔材料–松散层的应变传递计算模型。通过对光纤光栅应变与松散层应变的传递分析,指出前人应变传递理论中所推导的公式不适用于松散层监测的应变计算,由此给出钻孔植入光纤光栅传感器的松散层应变传递计算模型,并分析影响松散层应变传递的因素,指出封孔材料弹性模量在8～15 GPa范围内时可以得到较高应变传递率。针对某矿松散层12个层位安装的24个光纤光栅传感器,采用该模型得出92.40～148.69 m范围内松散层变形沉降的应变监测结果。工程实践表明,该煤矿松散层埋深97.56～104.33,141.94～144.88 m处为最易出现压应力集中的区域,这与煤矿的实际情况、采用相关方法监测的结果基本一致。光纤光栅应变传递理论研究对推动光纤传感技术发展及其工程应用具有重要实践意义。     

光纤Bragg光栅监测混凝土小立柱表面应变的试验研究

采用一种新型的表面式FBG应变计和裸光栅监测混凝土小立柱在受压过程中的表面应变,研究了混凝土小立柱受压过程中的应变特征。试验过程中将2小立柱分别置于室内和室外,分析FBG在室外雨天情况下的传感特性与在室内情况下的差异,同时与常规应变片监测方法进行比较,实现对混凝土结构表面应变的监测,并对其工作状态进行了评价。试验结果与理论值、常规应变片监测结果一致,为其应用于实际工程提供了可行性依据。     

光纤Bragg光栅在隧道健康诊断中的应用

介绍了光纤Bragg光栅传感的原理及其应变标定试验情况,并结合其在云南小磨高速公路九龙隧道的左线K6＋130～＋302段的实际应用情况,与钢弦式表面应变仪的测量结果进行了对比分析。结果表明,光纤Bragg光栅应变传感器不仅适用于工程监测,而且在实际应用中具有明显的优越性。     

岩石变形光栅检测的表面粘贴法及应变传递分析

研究了岩石变形过程光纤光栅传感检测的关键技术及理论,提出了单轴压缩实验中的表面粘贴法。建立了表面粘贴法的应变传递模型,推导并求得了应变传递系数,以此为理论基础进行了MTS的对比实验,测试方向分别沿试件的轴向及环向。结果表明,经应变传递系数换算后,光纤光栅轴向应变与MTS测试结果相一致,相对误差率仅为2.8%;环向测试优于MTS的环向应变计,两种方法的测试结果均优于同位置粘贴的应变片。验证了应变传递模型的正确性,并表明光纤光栅表面粘贴法可以用于岩石的单轴压缩实验中,且与传统测试方法相比具有无可比拟的优越性。这对于提高岩石变形检测水平,实现工程实践中长期有效的在线监测具有重要意义。     

FBG光纤智能螺栓应变传递的有限元分析

研究自行封装的FBG光纤智能螺栓的应变传递规律,分析胶层长度、胶层弹性模量和光纤位于通孔的位置对于应变传递率分布的影响,为FBG光纤智能螺栓的合理化封装提供重要参考。研究基于ABAQUS软件,建立FBG光纤智能螺栓的相关模型,得出不同条件下应变传递率沿胶层长度方向的分布曲线。结果表明,胶层的长度直接决定着较高应变传递率的长度;提高胶层的弹性模量可以提升整体应变传递的水平;光纤距离螺栓孔中心越远,螺栓与光纤之间应变传递率相对越大。     

光纤光栅传感器在结构应变检测中的应用研究

本文介绍了光纤布拉格光栅传感器的特点和工作原理,并进行了相关的试验研究。试验表明,光纤布拉格光栅传感器具有高灵敏度和长期稳定性,其作为应变测量的工具用于结构健康监测是可行的。     

光纤光栅传感器与沥青混合料协同变形评价方法

研究光纤光栅传感器与沥青混合料之间的协调变形性能是解决光纤光栅传感器在路面中应用的前提和基础。针对已开发的两种不同模量传感器（根据应用特性分为3类）,设计了传感器与沥青混合料协同变形评价的试验方法,采用静态和动态两种加载模式进行沥青混合料试件的应变测试。结果表明,采用应变修正后的光纤光栅应变传感器进行路面结构内部应变实测是可行的;模量匹配光纤光栅应变传感器与其它类型传感器相比具有较好的测试效果,同时该类型传感器在一定程度上能够反映出沥青混合料的累积变形。     

光纤光栅传感器在结构应变检测中的应用研究

本文介绍了光纤布拉格光栅传感器的特点和工作原理,并进行了相关的试验研究。试验表明,光纤布拉格光栅传感器具有高灵敏度和长期稳定性,其作为应变测量的工具用于结构健康监测是可行的。     

分布式光纤监测混凝土梁的应变传递系数与布设工艺

分布式光纤由于其长距离、分布式、实时在线监测,适用于土木工程结构的健康监测。本文基于光频域反射技术(OFDR)的分布光纤技术在型钢构件和混凝土梁外表面分别布置光纤传感器及传统电阻应变片,验证光纤监测数据的有效性,探究钢梁表面光纤封装厚度对应变传递系数的影响及一种适合混凝土表面的光纤布设方式。试验结果表明：分布式光纤传感器能够对结构应变、损伤开裂进行准确的监测,可以有效弥补应变片易损及测试精度不足。在相同布设条件下,0.9 mm分布光纤与2 mm分布光纤在光滑的钢梁表面应变测试偏差率与理论计算应变传递系数差值基本符合。推荐的一种分布光纤表面粘贴布设方式可以弥补传统布设工艺的缺点,在小应变时测试更准确。     

基于光纤传感的盾构隧道收敛变形监测研究

基于光纤光栅应变传感技术,建立了盾构隧道收敛变形的监测方法,提出了长标距光纤传感器的封装结构,建立了应变反演收敛变形的理论方法,通过室内足尺盾构模型试验,验证了所提方法的有效性,指出光纤传感在稳定性、耐久性等方面具有一定优势,应用前景广阔。     

光纤Bragg光栅传感技术在隧道监测中的应用

在阐述光纤Bragg光栅（FBG）传感技术的工作原理和优点的基础上,以昆明白泥井3#隧道为实例,提出FBG传感器在隧道内的铺设方案及温度补偿技术。经过对隧道断面的24h连续监测,讨论隧道内最大温差对Bragg反射中心波长变化的影响,并对隧道每一监测断面上温度传感系统所取得的Bragg波长值进行可靠性的估计,验证FBG监测系统的可靠性。对隧道进行8个月的定期监测,并对隧道断面的应变变化情况进行分析,分析结果表明：干湿季节交替是导致测点应变波动的重要因素,而雨季是致使测点应变变化增大的主要原因。目前隧道二次衬砌结构稳定;同时,研究结果表明,FBG可准确地测出隧道的应变分布,将其应用于隧道变形监测中是可行和有效的。     

光纤Bragg光栅传感器在钢筋混凝土梁静荷载试验中的研究

光纤Bragg光栅的发展使传感器自标定 ,不受光波的波动影响 ,且于光源和连接损耗无关 ,而这些因素却一直困扰着其他类型的光纤传感器。将光纤Bragg光栅和传统电阻应变片分别贴于H15 4和H15 5梁的混凝土表面 ,以及H15 6和H15 8梁的钢筋表面 ,以分别检测钢筋的拉应变和混凝土的压应变。当钢筋混凝土梁受到千斤顶的加载时 ,其应变可由上述传感器检测得到。光纤Bragg光栅传感器的波长偏移提供了一种绝对测量 ,可避免对建筑结构的不间断检测 ,而代之以需要之时的周期性检测     

基于桥梁健康监测的振动传感器

提出一种基于桥梁监测的光纤光栅振动传感器的设计方法。监测系统是基于测量压力啁啾的光纤布拉格光栅(FBG)反射带宽和反射光功率达到实时监控的目的。该传感器是由单根FBG组成,为了模拟真实桥梁振动情况,使用简支梁模拟桥梁。将单根FBG斜向粘贴在简支梁侧面上进行模拟试验,梁的上表面中间粘贴偏心轮来产生振动。振动将作用到简支梁上造成梁弯曲。梁弯曲时,在不同厚度层上产生呈梯度分布的应变,进而引起FBG的啁啾效应,造成FBG带宽发生变化。试验结果将电阻应变片和基于FBG的振动传感器进行对比。由于FBG对反射带宽和光功率温度不敏感,传感测量完全避开了温度的交叉敏感效应。该传感器可以广泛应用于桥梁的健康监测中,具有实时性及成本低等优点。     

基于FBG传感的软基实时监测系统研究

针对软基变形的特点,对光纤Bragg光栅传感在线监测高等级公路深厚软基的机理进行分析和试验研究,研发了光纤传感技术和网络技术为一体的新型软基在线监测系统。该监测系统可以实时读取施工现场检测数据,以用户图形界面的方式显示路基沉降、孔隙水压以及温度等监控参数;系统可以利用实时数据和历史数据进行对比计算,实现软基沉降预警预报功能。监测系统在某高速公路软基试验段进行了应用,监测数据与实际情况相符。     

岩石边坡生态护坡效果评价指标体系及应用

 基于国内外岩石边坡生态护坡的相关研究结果和基质–植被系统的结构与功能的稳定,通过调查研究,从系统工程学的角度出发,以系统的基质、植被结构、防护功能、物质循环功能与景观文化功能为构建主体,建立岩石边坡生态护坡工程效果评价的五大类指标;并在五大类指标内又划分出各自的具有可操作性的亚类指标,从而形成岩石边坡生态护坡的效果评价指标体系。该指标体系的评价标准将工程效果分为优、良、一般、差和极差5个等级,这些指标较为合理地反映了系统结构与功能的特征与本质,同时表现出结构与功能的相互制约相互依存且在一定条件下可以相互转化的关系。最后结合层次分析法与模糊综合评判方法,将该指标体系用于渝黔高速公路岩石边坡生态护坡工程不同标段的2个工程边坡效果的应用评价中,评价结果与实际观察情况相吻合,说明该指标体系能比较客观地反映工程效果状况及系统功能的持续能力,具有较强的适用性和可操作性。     

基于GSI系统的岩体变形模量取值及应用

 在分析岩体的变形特性时,岩体变形模量是一个非常重要的参数,一般要通过现场试验来确定。但利用现场试验直接确定岩体变形模量时,具有时间长、代价高以及试验结果可靠性差等缺点。E. Hoek利用地质强度指标GSI,通过大量现场试验数据的分析研究,建立一种新的估算岩体变形模量的公式。分析这种最新计算岩体变形模量的方法,并通过对岩体结构特征和结构面表面特征的定量描述,对GSI系统进行量化取值,特别对岩体体积节理数Jv的取值进行深入分析。最后通过实际工程的运用,研究应用这一方法的具体过程。最后通过与现场试验结果进行对比,分析这一方法的合理性。     

光纤测量技术在岩土工程中的应用

阐明了光纤测试技术相对于传统岩土工程测试技术的优点，简要介绍了两种典型光纤传感器——Fabry-Perot光纤传感器和Bragg光栅传感器的工作原理，通过试验证明了其可靠性，并通过国内外几个工程实例说明了光纤传感器的主要用途。     

岩石变形与渗透性变化关系研究

将变形(应变)作为基本变量,引入损伤作为中间变量,建立新的渗透性演化模型.该模型可以用来计算岩石峰值破坏前,受剪切和拉伸破坏时的渗透性变化情况.模型经试验资料验证,在应力–应变峰值前与实测值吻合良好.     

论岩石的地质本质性及其岩石力学演绎

 简要论述岩石循环的地质作用,提出并讨论岩石地质本质性命题,侧重阐述岩石的物质性、结构性和赋存性,及其同地质演化的密切关系。作为岩石力学研究对象的岩石同其他工程建筑材料的不同之处就在于它的地质演化及所形成的地质本质性。通过对岩石本质性的认识,探讨岩石物理本属性,包括不均一性、不连续性的成因及其同地质本质性的关系。在此基础上讨论岩石力学本构性研究中对介质力学属性的考虑。试图通过岩石地质本质性、物理本属性到力学本构性的讨论建立起岩石力学与地质学相互认识和深入结合的知识通道。