微型FBG土压力传感器的优化设计及其模型试验应用研究

发布时间：2017-06-06 19:15

  本文关键词：微型FBG土压力传感器的优化设计及其模型试验应用研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文针对地质力学模型试验,特别是针对含水地质结构的模型试验中土压力测量的不足,利用光纤光栅体积小、易封装、防水抗腐蚀、防电磁干扰等特点,基于短栅距光纤布拉光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)设计了适用于地质力学模型试验的微型FBG土压力传感器。采用有限元力学仿真对传感器的膜片尺寸、传感器厚径比进行优化,得到传感器在0~1MPa土压力测量范围内,直径20mm、高度为0.2mm的圆平膜片灵敏度高且不易造成FBG光谱畸变,厚径比为0.16(H:4mm/D:25mm)的传感器测量结果更可靠且对被测岩土介质影响较小。标定试验表明,传感器在0~1MPa压力范围内具有很好的重复性与一致性。将该传感器应用于海底隧道模型试验,监测隧道开挖过程的围岩应力释放规律,该传感器很好地监测了隧道从迅速失稳到逐渐稳定的变化过程,从而证明了设计的微型FBG应用于模型试验的可行性。
【作者单位】： 山东大学光纤传感技术与工程研究中心;山东大学苏州研究院;山东大学岩土与结构研究中心;
【关键词】： 光纤布拉格光栅 土压力传感器 模型试验 厚径比优化
【基金】：国家自然科学基金项目(41472260);国家自然科学基金项目(41202206) 苏州市科技计划项目(SYG201306)资助
【分类号】：TU411
【正文快照】： 0引言在岩土工程中,研究复杂岩土体结构的强度破坏及变形失稳机理,对工程安全及灾害防控具有十分重要的意义。地质力学模型试验是研究这类问题的有效方法,通过对特定工程地质体进行缩尺,依托可靠的自动检测手段,获取复杂地质体在典型扰动下关键参数的变化特征,从而为实际工程

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本文编号：427285