三向FBG应变传感器及在隧道开挖模型试验中的应用研究.pdf

《三向FBG应变传感器及在隧道开挖模型试验中的应用研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、JournalofEngineeringGeology工程地质学报1004-9665／2013／21(2)-0182—08三向FBG应变传感器及在隧道开挖模型试验中的应用研究冰王静①③李术才②施斌③隋青美①王正方①蒋善超①贾磊①曹弓吕(①山东大学控制科学与工程学院济南250061)(②山东大学岩土与结构工程研究中心济南250061)(③南京大学地球科学与工程学院南京210093)摘要基于模型相似材料，研制了适用于模型试验的三向FBG(fiberBragggrating，光纤光栅)应变传感器，克服了传统的光纤应变传感器力学干扰大等缺点，且简化了力学传递过程。采用有限元方法重点分析了胶

2、体弹性模量对传感器力学传递特性的影响，试验中选择了弹性模量为300MPa的胶体，其应变传递系数为0．662，传感器的灵敏度为0．794pm·s～。将该FBG应变传感器用于隧道开挖模型试验中，分别研究支护台阶法开挖、支护全断面开挖及无支护全断面开挖方式下的围岩应变分布状况。传感器监测结果表明，支护台阶法开挖围岩的稳定性较好。该试验为研究隧道不同开挖方式与支护方式提供了可靠的数据支撑。关键词FBG应变传感器模型试验开挖方式支护中图分类号：TU473，TP212文献标识码：ATRIFARIoUSFBGSENSoRSTRAINTRANSFERCHARACTERISTICSANDITSAPP

3、LICATIoNTOTUNNELEXCAVATIoNMoDELTESTWANGJing①③LIShucai②SHIBin③SUIQingmei①WANGZhengfang①JIANGShanchao①JIALei①CAOYuqiang①(~SchoolofControlScienceandEngineering，ShandongUniversity，Jincm250061)(②Geotechnical&StructuralEngineeringResearchCenter，ShandongUniversity，Jinan250061)(@SchoolofEaahScienceand

4、Engineering，NangUniversity，Nanjing210093)AbstractBasedonthesimilaritymodelmateria1．thetrifariousFBGstrainsensorwhichiSsuitableformodeltestisdeveloped．Itovercomesthesho~agesoftraditionalfiberstrainsensors．Itsimplifiesthemechanicstransferringprocess．Thefiniteelementmethodisadoptedtoemphaticallya

5、nalyzetheeffectofcolloidelasticmodulustostraintransfercharacteristicsoftheFBGstrainsensor．Thenthecolloidwithelasticmodulus30oMPaiSselectedintheexperiment．Thestraintransferringcoeficientofthesensoris0．662，andthesensitivityis0．794pm·s～．TheFBGstrainsensorsareusedintunnelexcavationmodeltesttoexplo

6、rethestraindistributingsituationinsurrounding$收稿日期：2012—10—20；收到修改稿日期：2013—03一O1．基金项目：国家自然科学基金(61074163)，国家“973”计划资助项目(2011CB710605)．第一作者简介：王静，主要从事光纤传感技术在地质工程中的应用研究．Email：wangiing329@mail．sdu．edu．cn21(2)王静等：三向FBG应变传感器及在隧道开挖模型试验中的应用研究183rockbysupporting—step—excavationmethod．supporting—whole—se

7、ction-excavationmethodandnon—suppo~andwhole—sectionexcavationmethod．ThemonitoringresultsoftheFBGstrainsensorsshowthatsurroundingrockismorestablewhenthesupporting—step—excavationmethodisadopted．Theexperimentprovidesreliabledatasuppo~forr