边坡变形的分布式光纤监测模拟试验研究.pdf

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1、JournalofEngineeringGeology工程地质学报1004—9665／2010／18(3)一0325．08边坡变形的分布式光纤监测模拟试验研究王宝军李科施斌魏广庆(南京大学地球科学与工程学院南京210093)摘要布里渊散射光时域反射测量技术(BOTDR)作为一项新型光电传感监测技术，因其具有良好的抗干扰、长距离、可植入性和分布式监测的特点而被广泛应用于结构工程健康监测中。而直接将光纤布设在土体中则存在变形协调性差、易折断及空间定位难等问题。本次研究通过室内小比例尺模型试验，分别将光纤植入土工布和土工格栅等柔性复合材料

2、中并一起铺设在边坡模型不同深度处，利用BOTDR监测边坡在外荷作用下的变形特征。试验结果表明，布设在土工格栅中的光纤稳定性最好；土工布中的光纤变形协调性和敏感性优于土工格栅；通过合理布置光纤能够对异常应变进行较为准确的识别和定位。试验初步验证了该方法应用于土质边坡变形监测的可行性。关键词边坡变形边坡加固分布式监测BOTDR模拟试验土中图分类号：TD824．73文献标识码：ASIMULATIoNEXPER】[cENTFoRDISTRIBUTEDFⅡ；ERMoNIToRINGoNDEFoRMATIoNoFSoILSLoPEWANGBa~

3、unLIKeSHIBinWEIGuangqing(SchoolofEanhSciencesa．ndengineering，NanjingUniversity，CenterforEngineeringMonitoringwithOpto—ElectronicSensing，Nanjing210093)AbstractBrillouinOpticalTime—DomainReflectometer(BOTI)R)isanew．1ydevelopeddistributedfiberopticsensingtechnique．Ithasso

4、meuniquefunctionssuchasdistributed，longdistance，anti—electromagneticinterfer-ence，andwaterproof．Itisverysuitableandusefultothemonitoringandearly—warningofgeologicalengineeringsuchasslopeengineering．However，poorstraincoordination，fragilityanddificultyforabnormalstrainlo

5、cationaresomeoftheproblemsforthistechniquetobeappliedtosoilslope．Inthispaper，theBOTDRwas印pliedtomonitorthedeformationofasmallscaleslopemodelbuiltinlaboratory．Thefiberwasattachedtogeotextileandgeogrid．Thetwomaterialsareverypopularinslopetreatment．Theywereemplacedinthefi

6、Uslopeatdiferentdepthswhiletheslopemodelwasbeingbuilt．Micro—strainoftheslopedeformationatvariedloadswereobtainedwiththeBOT-DR．Bydataprocessingandanalysis，theabnormaldeformationcanbedistinguishedanditspositioncallalsobei—dentified．KeywordsSlopedeformation，Slopereinforce

7、ment，Distributedmonitoring，BOTDR，Modeltest，Soil收稿日期：2009一O1—06；收到修改稿日期：2009—03—19．基金项目：国家自然科学基金(40572154)资助项目．第一作者简介：王宝军，工程地质专业．Email：baojun@nju．edu．ell326JournalofEngineeringGeology工程地质学报2010向应变时，光纤中的背向布里渊散射光的频率将发生1引言漂移，简称频移。频移量与光纤应变和温度呈良好的线性关系，为了扣除温度变化对频移的影响，可利用随着社会经

8、济的发展和国家基础设施建设的日温度传感器或一段不受外力作用的自由光纤进行温‘益增多，不可避免地面临大量的工程边坡，包括填筑度补偿J。根据光纤的应变量与布里渊频移量之间路堤边坡、公路开挖边坡、水库堤防边坡、河道边坡的关系，可依据公式(1