土体压缩会引起地面沉降,从而对环境造成巨大危害,如海水倒灌,加剧土壤盐碱化,房屋开裂破坏,威胁地下构筑物的安全等。OFDR光频域光纤传感技术凭借其高精度、分布式实时监测优势,可对土体模型试样压缩过程进行监测,为土体压缩变形理论提供依据。

室内三轴压缩试验

将传感光缆固定在底面积为30.9cm2的双瓣膜制样器中间,通过分层充填和击实制备三轴砂土试样。

图(1)改进的三轴压缩试验装置


(a) 围压100kPa

(b) 围压400kPa (加载至破坏)

图(2)一定围压下光纤沿试样高度方向的轴向应变随轴压的变化

由上图可以看出,光纤的应变分布并不均匀,试样中部出现应变集中现象。随着轴向偏应力的增大,应变集中区域逐步扩展,峰值应变的增长速率越来越快,明显高于试样其他部位,表明该区域的压缩变形较大。(OFDR应用于土体压缩变形监测)

由光纤应变分布计算得到的光纤变形和试样变形具有良好的线性关系,验证了分布式光纤传感测试技术用于土体压缩变形监测的可行性,为后续其他场景 下的土体压缩模型监测提供了新思路。


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