光纤传感技术在边坡模型试验中的应用

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1、第27卷第8期岩石力学与工程学报Vol.27No.82008年8月ChineseJournalofRockMechanicsandEngineeringAug.，2008光纤传感技术在边坡模型试验中的应用李焕强，孙红月，刘永莉，孙新民，尚岳全(浙江大学建筑工程学院，浙江杭州310027)摘要：关于边坡模型的坡体变形监测较为困难，将光纤传感技术应用于边坡模型试验尝试解决这一问题。构建边坡模型进行人工降雨试验，采用光纤布里渊散射光时域反射测量技术(BOTDR)监测坡体变形和光纤光栅(FBG)传感技术监测坡面变形。将BOTDR光纤分层埋入坡体不同位

2、置，以边坡后缘模型箱为固定的参照点，监测坡体内不同位置的应变变化；将光纤光栅传感器铺设在坡面的不同位置，以坡面后缘为固定参照点，监测坡面各位置处位移变化。根据降雨前、降雨过程中及降雨后变形记录资料，得到边坡在降雨作用下的变形规律：在降雨初始一段时间内，边坡并没有明显变形，随着降雨时间的发展，坡体和坡面位移会出现突发性的大幅度增长，并且距坡面较近的土体产生较大的变形，坡体底部变形较小。总体规律是随着坡体深度的增大，坡体变形受降雨入渗的影响越来越不明显，这解释了降雨诱发的均质土坡破坏容易出现在浅层的原因。在坡面上，后缘产生较大位移，而坡体前端位移

3、较小。降雨停止后，部分变形值会变小。试验结果表明，用光纤BOTDR和FBG传感技术监测有众多的优点，且光纤传感技术在岩土模型试验中具有良好的应用价值和前景。关键词：边坡工程；边坡模型；人工降雨；布里渊散射光时域反射测量仪；光纤光栅中图分类号：P642.22文献标识码：A文章编号：1000–6915(2008)08–1703–06APPLICATIONOFOPTICALFIBERSENSINGTECHNOLOGYTOSLOPEMODELTESTLIHuanqiang，SUNHongyue，LIUYongli，SUNXinmin，SHANGYue

4、quan(CollegeofCivilEngineeringandArchitecture，ZhejiangUniversity，Hangzhou，Zhejiang310027，China)Abstract：Itisrelativelydifficulttomonitorthedeformationofslopebodyinmodeltest.Tosolvethisproblem，theopticalfibersensingtechniqueisappliedtoslopemodeltest.Byconstructingphysicalmod

5、elforslopeunderartificialrainfall，thedeformationinslopebodycanbemonitoredbyopticalfibersensingtechnologyofBrillouinopticaltimedomainreflectometer(BOTDR)；andthedeformationonslopesurfacecanbemonitoredbyfiberBragggrating(FBG).Regardingthefixedpointonthemodelboxasthereferencepo

6、int，thevariationsinslopebodycanbemonitoredbytheopticalfiberpreburiedinthedifferentlocationsofslope；andthedeformationonslopesurfacecanbeachievedbytheFBGsensorsetontheslopesurface.Accordingtotherecordeddataofdeformationsbefore，duringandafterrainfalls，itcanbefoundthatthedeform

7、ationofslopeisnotobviousininitialperiodofrainfall，butasthetimegoeson，thereisasuddengrowthofthedeformationintheslopebodyandsurface.Thepartoftheslopeclosertothesurfacehasthelargerdeformation，butthepartatthebottomoftheslopehastheleastdeformation.Theoveralllawisthattheinfluence

8、ofrainfallonslopebodydiminishesgraduallywithincreaseofdepthofslopebody.Thatcanexpl