分布式传感光纤与土体界面力学性质的试验研究

作     者：佘骏宽 

作者单位：南京大学 

学位级别：硕士

导师姓名：朱鸿鹄

授予年度：2015年

学科分类：070207[理学-光学] 07[理学] 081401[工学-岩土工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 0702[理学-物理学] 

主      题：传感光纤 变形监测 光纤-土体界面 界面耦合性 拉拔试验 蠕变 

摘      要：分布式光纤感测技术在地质与岩土工程领域的应用研究已成为一个重要的研究课题,但工程实践表明,直埋式传感光纤与待测岩土体之间的变形协调性会对监测结果的可靠性产生很大的影响,该问题一直制约着光纤感测技术在工程监测中的推广。本文通过一系列室内光纤拉拔试验和光纤拉拔时效性试验,对比分析了不同上覆压力下各类预埋光纤与不同性质的土体之间的界面力学性质以及光纤-土体界面的蠕变效应。试验结果揭示了传感光纤-土体界面的力学特性和应力传递规律,为分布式光纤传感技术在岩土体变形监测中的应用提供了参考依据。本文取得了如下成果：(1) 论述了分布式传感光纤在岩土体变形监测中的应用现状与存在的问题。(2) 通过分析直埋式传感光纤在岩土体中的受力变形机理,设计了室内光纤拉拔时效性试验仪器,并制定了有效的室内光纤拉拔试验方案。(3) 采用了量化分析传感光纤与土体变形协调性的试验方法,可以用来分析传感光纤与土体间的变形协调性和界面应力传递规律。(4) 光纤拉拔试验中,随着拉拔位移的增大,光纤所受的拉拔力逐渐上升,到达峰值后又迅速衰减,最后拉拔力趋于稳定值。可以用拉拔力-拉拔位移关系的简化模型来分析整个拉拔过程。(5) 通过光纤拉拔时效性试验装置,有效地获得了光纤在土体中的蠕变数据,可以分析不同情况下光纤在土体中的蠕变效应。(6) 通过对比各试验结果,对光纤-土体界面力学性质进行了细致入微的分析,为工程实际中传感光纤的选择、布设以及判断光纤监测结果是否失效提供了有效的参考。