基于BOTDA的土工格栅加筋边坡监测技术研究

论文摘要

分布式光纤传感监测方法能克服传统点式传感监测的缺点,是一种能实现连续性监测的新型监测工具。在结构或土体内部埋设光纤,利用光纤对温度和应变敏感的特性,可根据布里渊散射光频率变化确定任意一点处相应物理量的变化,实现分布式连续测量。因此研究有效、可靠的实时监测方法十分必要。本文基于布里渊光时域分析,提出了一种新型的分布式光纤—土工格栅传感器,利用土工格栅与土体、光纤之间较好的相容性,将光纤植入土工格栅,用于监测土体内部的应变情况。并通过ABAQUS模拟研究了分布式光纤—土工格栅传感器中光纤的不同黏贴方式与黏贴剂厚度对应变传递系数的影响。使用有限元软件建立不加筋与加筋边坡模型,分析了边坡水平应变与稳定系数之间的关系;采用自制分布式光纤—土工格栅传感器监测边坡模型的稳定性,并与有限元软件模拟结果进行对比分析,得到了以下结论:(1)本文基于布里渊光时域散射提出的分布式光纤—土工格栅传感器,是一种新型的可用于监测土体内部的应变情况的监测手段。不同的光纤黏贴方式与黏贴剂的厚度会对光纤应变传递效率造成影响。(2)建立不加筋边坡与土工格栅加筋边坡的模型,分别从安全系数、潜在滑裂面与边坡水平应变情况验证土工格栅在边坡护坡中的加筋作用。(3)建立边坡水平应变与安全稳定系数之间的联系,提出一种可行的评价边坡稳定性的方法。(4)对比模型试验与有限元计算结果,试验得到的应变基本低于有限元计算结果,尤其在应变峰值处较为显著,这会对边坡应变特征值的取值造成一定影响。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 注释表
• 缩略词
• 第一章 绪论
•   1.1 概述
•     1.1.1 分布式光纤传感技术的原理及其特点
•     1.1.2 土工格栅加筋作用
•   1.2 研究现状
•     1.2.1 土工格栅加筋技术研究现状
•     1.2.2 分布式光纤传感监测技术研究现状
•   1.3 本文研究内容、目的和技术路线
•     1.3.1 研究目的
•     1.3.2 研究内容
•     1.3.3 技术路线
• 第二章 基于分布式光纤应变传感的边坡稳定监测机理研究
•   2.1 基于布里渊散射的分布式光纤应变和温度传感系统原理
•     2.1.1 光纤结构及分类
•     2.1.2 分布式光纤传感的技术原理
•     2.1.3 基于布里渊散射的分布式光纤应变和温度传感原理
•   2.2 基于分布式光纤应变传感的边坡稳定监测机理
•     2.2.1 分布式光纤—土工格栅传感器监测边坡稳定机理
•     2.2.2 分布式光纤—土工格栅传感器简介
•     2.2.3 黏贴方式对应变传递系数的影响
•   2.3 边坡稳定性与土体应变之间关系的定量研究
•     2.3.1 边坡稳定性分析方法
•     2.3.2 不加筋边坡的稳定性及应变情况分析
•     2.3.3 加筋边坡的稳定性及应变情况分析
•   2.4 本章小结
• 第三章 分布式光纤传感器标定试验
•   3.1 DITEST系统
•     3.1.1 DITEST系统简介
•     3.1.2 DITEST系统操作步骤
•   3.2 土工格栅材料力学特性试验
•     3.2.1 土工格栅拉伸试验
•     3.2.3 土工格栅弹性模量
•   3.3 分布式光纤—土工格栅传感器标定试验
•     3.3.1 分布式光纤传感器温度标定
•     3.3.2 分布式光纤传感器应变标定
•   3.5 本章小结
• 第四章 分布式光纤传感监测边坡稳定试验研究
•   4.1 模型土样基本物理力学特性试验研究
•     4.1.1 含水率试验
•     4.1.2 密度及重度试验
•     4.1.3 土的比重试验
•     4.1.4 直接剪切试验
•     4.1.5 室内压缩试验
•   4.2 分布式光纤—土工格栅传感监测边坡试验
•     4.2.1 边坡模型试验装置
•     4.2.2 分布式光纤—土工格栅传感器制作
•     4.2.3 分布式光纤—土工格栅传感监测边坡试验过程
•   4.3 试验数据处理及分析
•     4.3.1 加筋边坡安全系数
•     4.3.2 加筋边坡水平应变分布情况
•     4.3.3 加筋边坡安全系数与水平应变的关系
•   4.4 本章小结
• 第五章 基于ABAQUS的边坡模型的变形分析
•   5.1 边坡模型建立
•     5.1.1 不加筋边坡模型的建立
•     5.1.2 加筋边坡模型的建立
•   5.2 边坡模型有限元分析结果
•     5.2.1 不加筋边坡模型分析结果
•     5.2.2 加筋边坡模型分析结果
•   5.3 边坡模型计算结果与试验结果对比分析
•   5.4 本章小结
• 第六章 结论与展望
•   6.1 结论
•   6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 在校期间的研究成果及发表的学术论文

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 王倩文

导师: 赵新铭

关键词: 分布式光纤土工格栅传感,土工格栅加筋,应变传递效率,边坡安全系数,有限元模拟

来源: 南京航空航天大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 地质学,建筑科学与工程

单位: 南京航空航天大学

分类号: TU43

DOI: 10.27239/d.cnki.gnhhu.2019.000625

总页数: 96

文件大小: 3736K

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