光纤传感技术在岩土与地质工程中的应用研究进展

首先分析了光纤传感技术的特点,介绍了光纤传感技术的市场发展趋势;其次,从岩土与地质工程应用的角度分别阐述了光纤传感技术在光纤传感系统的优化及光纤传感器的研制、光纤传感器标定、光纤传感器安装工艺、监测数据处理4个方面的研究进展,讨论了光纤传感技术在工程应用中存在的关键技术问题;最后,结合研究进展及应用中的关键技术问题,对光纤传感技术的发展进行了展望,指出了仍需研究的相关课题。结果表明:光纤传感技术在岩土与地质工程应用领域具有广阔的前景和技术优势。     

光纤传感技术在岩土与地质工程中应用分析

光纤传感技术与常规的传感技术相比,其所具有的优势非常明显,随着其特点的突出,在岩土与地址工程中的应用范围已经越来越广泛,所产生的作用也越来越大。为了让光纤传感技术在岩土与地质工程中的应用效果更加突出,对其应用进行研究就显得非常重要。基于此,本文就光纤传感技术在岩土与地质工程中的应用进行分析研究,以供参考。     

光纤测量技术在岩土工程中的应用

阐明了光纤测试技术相对于传统岩土工程测试技术的优点，简要介绍了两种典型光纤传感器——Fabry-Perot光纤传感器和Bragg光栅传感器的工作原理，通过试验证明了其可靠性，并通过国内外几个工程实例说明了光纤传感器的主要用途。     

岩土工程锚杆无损检测技术与应用实践研究

无损检测是通过物质声、光以及磁等属性,在保证被检测对象使用性能的同时对被检对象的缺陷位置等进行确定。这种检测技术适应于对金属与非金属材料、复合材料与电子元器件的检测。文章以该技术为前提,分析了这一技术的应用实践,列举锚杆无损检测技术应用中无损检测、超声波检测、光纤传感检测相关内容,可为岩土工程的锚杆施工检测提供了依据。     

光纤光栅传感系统在PHC管桩成型过程中的测试研究

光纤光栅传感系统在各类工程中应用越来越广泛。针对目前光纤光栅传感系统在PHC管桩中应用的局限性,通过在PHC管桩生产过程中,埋设光纤光栅传感器和光纤导线,进行主要生产环节的传感器成活率测试。验证了在PHC管桩免蒸压技术生产工艺下,光纤光栅传感系统植入PHC管桩是可行的。方便了光纤光栅传感系统在PHC管桩中的应用,并提高了测试精度。首次提出在PHC管桩桩身内植入光纤光栅传感系统的测试方法,给出了管桩接桩时的光纤光栅传感系统穿线管预埋及桩顶端侧面穿线孔预留的方法,既保护了光纤光栅传感系统,又不对接桩造成影响,保证了接桩质量。     

原位测试在岩土工程地质勘察中的应用探析

随着我国岩土工程领域相关技术的快速发展以及城市现代化建设目标的推进,岩土工程地质勘察逐渐得到了业内的重视。作为工程场地常用的测试及勘察手段,原位试验也得到了长足的进步与发展。不同于室内试验,原位测试是在未扰动工程场地试样的情况下对试样进行物理力学指标的测定,能够更为真实地反映场地岩土体的实际赋存状态及物理力学特征。基于此,文章对常见的原位测试技术进行了论述,同时以工程实例为主重点探讨了波速测试在岩土工程勘探中的应用,以期为岩土工程测试技术提供一定的技术支撑。     

《光纤传感技术在岩土工程监测中的应用研究》项目通过鉴定

《光纤传感技术在岩土工程监测中的应用研究》项目由武汉工业大学刘雄教授与湖北省岩崩滑坡研究所共同完成。该项目于 2 0 0 0年 7月 19日在武汉通过了湖北省科技厅组织的鉴定。鉴定委员会经过认真讨论 ,一致认为 :(1)研制出的两种新型光纤传感器系列产品光纤位移计和光纤压力计 ,其性能稳定 ,线形关系好 ,在牢固性、抗冲击及振动、防潮、抗电磁干扰等方面 ,性能优于传统的电磁传感器。(2 )设计与开发的“光纤钢环式”变形与应力传感器系列属于功能型的微型化的光纤传感器 ,集光传感与信号传输于一体 ,易于列阵、联网 ;在快速光纤联结和经济…     

土工测试与勘察技术研究进展

文章总结国内外近年来在土工测试与勘察技术领域的研究进展,主要包括土工室内测试技术,土工离心模拟技术,岩土工程勘察技术,原位测试技术等。分析表明,随着各类工程建设呈现高、大、深、重的趋势,传统的土工测试技术已发生根本改变,考虑“水-热-力”耦合、震动、风化、高压、波浪、冲刷等复杂工况的大型土工室内试验及离心机设备,以及电子测量、光纤测试、电磁测试、声波测试、激光扫描、无线传感、物探等先进勘察技术,在岩土工程领域已得到广泛应用。     

光纤传感技术在隧道工程中的应用与展望

根据应用对象的不同,从应变传感和温度传感两个角度出发,主要介绍了隧道工程中分布式光纤传感技术和光纤光栅传感技术(FBG)在隧道管片收敛变形、隧道结构纵向沉降或隆起、周边土体位移、围岩变形及稳定性、隧道火灾报警等方面的应用,对具体应用中的光纤布设工艺作了简要介绍。同时讨论光纤传感技术在应用中存在的问题,并展望了该技术在隧道工程上的应用前景。     

分布式光纤传感器监测预应力锚索应力状态的试验研究

对预应力锚索应力分布状态的监测一直是岩土预应力锚固工程中的难题之一，而布里渊光时域反射计（BOTDR）光纤应变传感技术是一项新型光电监测技术，可对光纤及其附着支护表面的轴向应变实现分布式监测，因此研究如何将其应用于岩土工程预应力锚固体系的应力监测具有重要的理论意义与工程价值。分别对1根钢铰线锚索与3根基纶纤维增强复合塑料（AFRP）锚索进行了应力状态监测试验，分布式应变采样点最小间距为5cm。测试结果表明，分布式光纤传感器具有较高的测量精度，光纤传感器与应变计测量结果之间的相对误差小于3．8％。在张拉锚固阶段，1根钢铰线锚索的预应力损失为8．8％，3根AFRP锚索的预应力损失小于6．08％；30d后钢铰线锚索预应力损失为11．1％，AFRP锚索预应力损失小于10．3％。由此可见，将BOTDR分布式光纤传感技术应用于岩土工程预应力锚索的应力分布状态监测具有广阔的前景。     

ON THE APPLICATION OF FIBER OPTICAL SENSOR TO GEOMECHANICS AND GEOTECHNICAL ENGINEERING

The main speciality and difficulty of geotechnic mon it oring are summarized, and the superiority of the application of fiber optical se nsor to geomechanics and geotechnical engineering is further discussed. The adjustabl ity and type of fiber optical sensor are analyzed based on the principle of opti cal propagation in fiber. Some research results are introduced, and further developm ent and prospect of fiber optical sen sor are indicated, too.     

光纤传感技术在边坡监测中的应用与发展

研究了光纤应变监测技术的设计原理及实用性,介绍了边坡监测中可应用的光纤传感器,分析了光纤传感技术的优缺点,展望了光纤传感技术的应用,提出了光纤传感技术有待解决的不足之处。     

Feasibility study of applying SOFO optical fiber sensor to segment of shield tunnel

The feasibility of applying SOFO optical fiber sensor to the segment of shield tunnel is presented in this paper. A concrete beam with two optical fiber sensors is used to simulate the future application in segment of shield tunnel. The concrete deformed behavior during the curing process of steam and water is monitored. After the curing process is completed, a pair of optical fiber sensors are installed on the beam surface at the same distance away from neutral axis the same as the embedded optical fiber sensors. Then the cyclic two points load testing is conducted and two LVDT are used to monitor deflections at two sections. The deformation of surface sensor is smaller than the embedded sensor which can be shown the actual deformation of concrete beam. The theoretical contraction of sensor is very close to the embedded sensor, however, the difference between theoretical extension and sensor measurement is gradually enlarged with loading level. This reflects that the neutral axis moves upwards when concrete tensile stress exceeds strength. The results of LVDT cannot be used as a basis to evaluate the results from optical fiber sensors. According to experimental results, SOFO optical fiber sensor not only can survive in the harsh curing process, and but also can reliably monitor the concrete deformation. The accuracy of strain measurement by SOFO optical fiber sensor is also verified in two points load testing. Besides, the appropriate location at which the optical fiber sensor can be embedded in the segment is evaluated. The finite element method is used to analyze the shield tunnel in the soft clay, hard clay, loose sand as well as dense sand. The bending, hoop and shear stress distributions are evaluated for each soil condition. Based on the length of sensor and the results of numerical analyses, the best location for sensor is at the spline of segment, because the gradient of bending stress at spline is minimum. The application of SOFO optical fiber sensor in shield tunnel for long-term warning system is promising and is adopted in a shield tunneling project now.     

光纤传感器的发展综述

对光纤传感器的原理、特点及国内外的发展情况作了论述,介绍了在实际测量中的一些具体应用,提出了光纤传感器在轨道交通地铁隧道结构的垂直方向和水平方向的位移及隧道的收敛位移测量的运用前景等,为光纤传感器的深入研究提供了一定的指导。     

岩梁变形监测的分布式光纤传感技术

在模拟矿山开采引起的岩层运动时，将光纤传感器埋入模型的岩层中，研究采用光纤传感技术监测岩体变形的理论和技术。提出一种基于光时域反射技术的分布式光纤传感系统和一种新的测试方法，设计出新型光纤微弯传感器，该传感器既可以实现微弯，又可以实现宏弯。通过2m相似材料模型实验，验证了光纤测试岩梁变形的可行性。     

一种点型光纤感温火灾探测器的研究

为将光纤传感器用于火灾报警中点式温度探测,研究了一种新的点型光纤感温火灾探测器。首先对其工作原理进行分析,然后设计制作其结构,并给出试验结果和可行性分析。结果表明,其技术指标满足国标要求。相对于传统的点型感温火灾探测器,该点型光纤感温火灾探测器采用纯光学方式探测温度变化,其测温元件小、成本低廉、电绝缘性良好、抗电磁干扰、防腐、本质安全、利于批量生产,特别适用于要求防腐防水且为本安型场所的火灾探测报警。     

光纤传感器在大坝安全监测中的应用研究

本文重点阐述了光纤传感器在大坝安全监测中的具体应用，并对光纤传感器在大坝安全监测中应用前景进行了展望。     

用于混凝土结构的光纤应变传感器的封装和保护技术

光纤应变传感器已在混凝土结构的健康监测中获得了广泛应用,但传感器的封装和保护技术还不够成熟,直接影响了工作表现.在此对用于混凝土结构的光纤应变传感器现有的封装和保护技术进行了全面的综述,深化了对传感器的封装和保护问题的认识,进而指明了耐用性问题是封装技术中有待解决的关键问题,同时对埋入式布设的传感器的保护技术还需要进一步的研究.     

FBG传感器在量测围岩内部位移中的应用

 光纤光栅(FBG)传感器利用波长调制传感信号,因而量测信号不受光源起伏、光纤弯曲损耗、连接损耗和探测器老化等因素的影响,可以广泛应用于量测应变、温度、应力、位移等参数。结合新奥法隧道施工中位移监测的要求,介绍光纤光栅传感器的原理及其在隧道围岩内部位移量测中的应用。与其他量测方法比较,利用光纤光栅传感器量测围岩内部位移具有仪器构造简单、安装量测方便、量测数据精确等优点,是一种非常实用的量测方法。量测数据验证隧道围岩变形的基本规律：不同位置的围岩其松弛变形不同,离开挖面越近的围岩,其松弛变形越大,离开挖面越远的围岩,相应的松弛变形越小;围岩的完整程度对围岩内部位移的影响很大。     

基于光纤传感的智能建筑配电系统安全监测系统的研究

摘要本文介绍了智能建筑配电系统安全监测存在的问题,概括了光纤光栅的基本原理。提出了一种基于光纤传感的高压配电柜温度监测系统和短路故障监测系统。通过模拟实验验证了光纤传感系统在配电系统安全监测应用上的可行性。文章最后介绍了智能建筑中光纤传感网络。