《基於新型BOTDR原理邊坡變形特性及失穩機理分析研究》是依託重慶大學，由朱正偉擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於新型BOTDR原理邊坡變形特性及失穩機理分析研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：朱正偉
- 依託單位：重慶大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
分散式、實時遠程、早期準確判斷岩土體異常狀態是地質災害監測的難點。項目組在2項國家自然科學基金資助下，成功研製具有初始高精度、較大測量行程和動態範圍，可判斷運動方向的複合光纖裝置。但在研究中發現：目前的BOTDR儀因原理限制而噪聲大、空間解析度低，極大制約了新型複合光纖監測體系的建立。因此，申請人擬基於新型BOTDR原理改進BOTDR儀，通過首創的脈衝條分法、並聯合改進型廣義諧波小波算法擬合數學模型，建立參數，使其具有噪聲更低、算法更優和更高空間解析度，據此更加準確地探明滑坡體的位移量、滑移面位置，擴展光纖感測技術運用平台。並開展基於複合光纖裝置的灌漿體、室內模型直剪試驗和現場原位監測，探索該改進BOTDR儀的技術指標和適用條件，驗證複合光纖裝置與灌漿材料間的耦合匹配關係，建立光纖損耗與滑動面滑移量的耦合關係，構建邊坡變形及運動方向遠程、實時監測的綜合預警體系，為邊坡失穩機理提供新的解釋。
結題摘要
項目組研製了新一代複合光纖裝置、基於強光柵和超弱光柵的三類、四種感測器，感測器均可用於邊坡穩定的實時、遠程、高精度監測；同時，第一代基於超弱光柵的感測器還表現出了用於隧道、大壩以及橋樑等結構的優勢和特點。聯合校外公司研製了超弱光柵分析儀樣機，目前應變精度為不大於5 με，溫度精度為不大於0.5℃，空間解析度為不大於5米，測量長度不低於5公里。研製了與本項目相匹配的新型複合光纖裝置直剪儀，為項目研究中室內直剪試驗的開展提供了重要保障；複合光纖裝置的直剪試驗表明，該直剪儀不僅同時具有荷載測量，載入點位移記錄和光纖行程更簡便記錄等功能，而且操作安全方便，且能較好地模擬雙剪下滑移面工況，試驗結果良好。進行了灌漿材料與複合光纖裝置的耦合匹配研究，結果表明砂漿配比為1:5的EPS材質複合光纖裝置效果最好。光纖損耗與滑移量之間滿足多項式函式關係，為複合光纖裝置滑坡預警模型的建立奠定了基礎。自主研製了室內大型滑坡模型試驗裝置，主要由鍍鋅方鋼構成，外包尺寸為4.7*2.2*1.7米，開展了3次室內大型滑坡模型試驗、3次岩質、土質邊坡現場監測、現場模型滑坡實驗1次，結果表明，研發的感測器較好地完成了監測過程，應力、光纖損耗與位移反應滑坡演化的階段性有良好的一致性，有蝴蝶結微彎調製的混聯式複合光纖感測裝置可對邊坡滑移面位置實現較高精度的識別，從光學、應力變化的角度探討了邊坡滑移過程，以解釋滑坡機理。此外，研究發現FBG應變感測器亦能較好的實現滑坡監測，將FBG應感測器與混聯式複合光纖裝置進行了較為全面的對比。超弱光柵與強光柵相比具有刻寫密度大、價格便宜等諸多優點，課題組擬進一步研發新型超弱光柵感測器，以實現儘可能多的基礎量的“集成式”監測，拓寬光纖光柵感測器的套用領域。 項目的研究不僅可以為邊坡穩定的長期、遠程監測提供成本不同、精度和效果不同的方案，而且研究成果還可以推廣到隧道、大壩、橋樑等結構的健康監測，具有較大的工程意義和實際價值。
