基于光纤传感的边坡工程监测技术

传统的边坡监测技术存在着精度低、耐久性差、难以实现集成等缺陷。针对边坡工程特点,探讨了光纤光栅、布里渊光时域分析和低相干干涉等光纤传感技术在现场监测的应用。根据不同的工程需要,结合这三种技术建立边坡监测系统,可用于对边坡位移和边坡支护结构的应力、应变进行自动化监测。在详细论述了光纤传感技术的基本原理、适用场合和系统架构的基础上,以香港一个公路边坡加固工程为例,简述了光纤传感技术现场应用时的仪器安装、数据采集与分析等工作。     

３Ｄ 打印光纤光栅环向应变传感器

本研究基于3D打印即熔融沉积造型技术（Fused deposition modelling, FDM）制造了光纤布拉格光栅（Fiber Bragg grating, FBG）环向应变传感器,通过室内单轴压缩试验验证传感器的测量性能。基于FBG设计的传感器的具有体积小,灵活,成本低,抗干扰性强,抗电磁干扰的特点。通过拉伸标定试验表明,FBG应变传感器的波长与伸长率成线性关系, FBG传感器的灵敏度和最小分辨率分别为0.022 nm/mm和0.114 mm,最大相对误差为1.6％。单轴压缩试验验证了FBG环向应变传感器可用于钢筋、管道等圆柱体结构的环向变形监测。     

基于FBG技术的増材制造土体内部变形特征研究

将布拉格光纤光栅(Fiber Bragg Grating,简称FBG)传感器植入3D打印土体内部,开展3D打印不同阶段的土体应变变化特征研究.试验中主要考虑3个阶段,包括3D打印阶段、土体室内烘干阶段、单轴抗压试验阶段.试验中主要考虑改变土体的3D打印填充密度,分别为40％,60％,80％,100％.试验结果表明:増材...     

新型岩土工程FBG测斜传感器的开发与验证

边坡内部角度的测量是决定边坡安全预警的重要因素,本文考虑边坡上覆压力的几种工况,结合GEO-studio软件加载实验的模拟边坡加载实验结果,设计了一种使用3D打印技术封装的FBG测斜传感器,通过标定实验得到角度与FBG波长的线性关系。模拟边坡加载实验分析了上部荷载对新型FBG传感器波长变化的影响,并将结果与软件模拟结果进行对比分析,发现两种边坡加载实验的结果趋于一致。该新型传感器成功的消除了温度变化的影响。     

增材制造聚乳酸脂与碳纤维核心温度对比研究

为了测量增材制造(additive manufacturing,简称AM)过程中层叠结构打印模型内部核心的温度变化特征,通过将光纤光栅(fiber bragg grating,简称FBG)传感器植入两种耗材(包括碳纤维与聚乳酸脂)的模型内部,研究在增材制造过程中两种打印耗材的材料特性,实现两种材料模型在增材制造打印制作...     

基于光纤光栅传感技术的边坡原位测斜及稳定性评估方法

首先介绍基于光纤布拉格光栅传感技术的新型原位测斜仪及其分析方法。根据光纤布拉格光栅波长变化与应变之间的线性关系求得原位测斜仪各测点的应变,然后通过梁的弯曲理论公式和差分算法,由测点应变计算出原位测斜仪各点的位移。该原位测斜仪克服了传统原位测斜仪精度低、耐久性差、操作繁琐等缺点。室内标定试验验证了该新型原位测斜仪和分析方法的有效性。针对攀田高速公路一路堑边坡,将3套新型光纤光栅原位测斜仪安装于该边坡同一剖面的3个钻孔里,并保证测斜仪贯穿了边坡内的潜在滑裂面,对该边坡进行现场监测。假设边坡滑动面为圆弧形,根据当前监测结果,以3个孔原位测斜仪所测应变之和最大为目标函数,以原位测斜仪在边坡坐标系中的位置和滑裂面的形状为约束条件,建立最优化数学模型来推求潜在滑裂面的具体位置。根据经典Bishop条分法计算得到了该潜在滑裂面对应的边坡安全系数,以评估该边坡当前的稳定性。本方法在基于边坡监测成果的边坡稳定性评估方面提出了新的可靠的途径。     

土工格栅加筋边坡的光纤布拉格光栅监测研究

该研究利用光纤布拉格光栅（fiber Bragg grating, FBG）传感器应变传递模型推导光纤与土工格栅之间平均应变传递系数的解析解,并基于此设计一种半紧套式传感结构。此结构将FBG传感器固定在土工格栅上,实现传感器与土工格栅之间的协调变形,且不因土体变形而发生破坏。为验证其实用性,进行室内边坡模型加载试验,结果表明：随着荷载的增加,土工格栅产生的应变呈现分段线性变化且模型上部土工格栅对荷载变化更为敏感。为验证试验结果的准确性,采用GEO-STUDIO软件对加载过程中土工格栅所产生的应变进行数值模拟分析,结果显示：试验值与模拟值之间的平均误差为9.2%,验证使用FBG传感器进行土工格栅受力测量的可行性。     

增材制造制备性能可控的 FBG 压力传感器研究

结合增材制造技术制备了光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating,FBG)压力传感器,通过改变传感器的封装材料、填充密度、以及封装模型尺寸,进行FBG压力传感器的测量型研究.试验表明FBG传感器在封装过程中,因为温度变化产生的耗材收缩与拉伸应变较为均匀,并根据模型内部的应变特点分别定义了经验的上界与下界函数...     

基于薄膜压力传感技术的不同接触面足底压力分布的差异分析

研究利用薄膜压力传感器(Force Sensing Resistors,FSR)对无明显身体缺陷和足部疾病的女性进行足底压力测试,主要研究被测对象站立在平板与细砂介质上,改变倾斜角度0。、5°、10°、15°4种情况下,脚拇趾处、第一跖骨处、足弓和足跟的压力变化。研究结果表明:随着平板角度增加,足跟和脚拇趾压力增加明显;相比站在不同角度的平板上,站在角度增加的细砂上足底压力值相对减缓,压力变化较快,在15°平板和细砂上的足跟压力增大了75%和86%,倾斜的地面会进一步导致足跟压力分布集中度,说明人体在爬坡或软硬地面时要加强对足跟的保护。     

钨矿全尾砂充填料的固化性能和机理研究

钨矿选矿后将产生大量的钨矿尾砂,为了更经济合理地固化钨矿尾砂,进行采空区充填,本文开展了碱激发胶凝材料和硫铝酸盐水泥作为充填胶结材料固化钨矿全尾砂的试验研究。采用不同絮凝剂含量和不同的养护方式进行试验,结果表明:絮凝剂使试体3d抗压强度提高了0.93 MPa;试体随着时间延长其质量变化越稳定,抗压强度越高,最高达5.03MPa;在水中长期养护的试体抗压强度比室内空气环境养护的提高了2.58MPa。从固化试体的微观结构分析可知,增加充填胶结材料含量和水中养护均可增加充填胶结材料水化产物的生成量,从而提高了固化试体的抗压强度。