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时间:2020-03-23
《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
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