论文部分内容阅读
相比较传统监测手段,分布式光纤传感技术凭借其具有的鲁棒性强,灵敏度高,传感距离长和分布式等优点,近年来广泛地应用于地质灾害和各类工程的监测当中。传感光缆和被测对象之间的应变耦合性是分布式光纤传感技术用于岩土工程变形监测的关键问题。但是,关于光纤–土体应变耦合性及其标定试验方法的研究还不是很完善。本文设计研发了可施加围压的光纤–土体应变耦合性标定试验装置,并基于OFDR高空间分辨率分布式光纤感测技术,围绕应变传感光缆与土体之间的耦合性问题,分别开展了加卸载循环试验和加载破坏试验,验证了分布式传感光缆测量砂土压缩变形的可行性和精准性。本文的主要工作和研究结论如下:(1)建立了不同的典型应变场中光纤和被测基体之间的应变传递模型,并且分析对比了光缆直径大小、光缆埋入长度和涂敷层的剪切模量对应变传递的影响。(2)开展了低轴向偏应力下光纤–砂土应变耦合性加卸载循环试验。试验结果表明:在加卸载循环试验中,光纤–土体应变耦合系数β主要在0.45~0.7范围内,并且应变耦合系数随着加卸载循环次数的增加有所降低;对比发现,灌砂和Ф3mm光缆的耦合性最好;此外,随着围压的增大光纤–土体应变耦合系数增大。(3)当土体产生残余应变时,光纤–砂土的残余应变耦合系数要明显小于轴向偏应力变化时的光纤–土体应变耦合系数;加载条件下残余应变耦合系数要高于卸载条件下的;残余应变耦合系数随着围压的增大而增大。(4)开展了高轴向偏应力下光纤–砂土应变耦合性加载破坏试验。试验结果表明:随着轴向偏应力的增大,光纤–砂土应变耦合系数接近于1,,说明对深部地层采用分布光纤传感技术进行监测时,光纤–砂土处于高耦合状态,此时的光纤测量的应变分布数据接近砂土的真实应变分布;随着应变量的增大,光纤–砂土界面破坏呈现出渐进性破坏,已破坏的界面成为低应变传感段;增大围压可以很好的限制低应变传感段的发展,提高光缆–砂土界面抗剪强度。