基于光纤传感技术的道路拓宽工程边坡稳定性分析与监测研究
发布时间：2017-09-03 19:22
本文关键词：基于光纤传感技术的道路拓宽工程边坡稳定性分析与监测研究
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【摘要】：边坡稳定性问题一直是道路工程中的重点问题,由于边坡的复杂岩土特性,目前对它的研究工作仍然不够完善,而边坡失稳威胁巨大,会造成相当的经济损失甚至影响生命安全,因此对它的监测与研究工作势在必行。科学的监测对研究边坡变形机理、预报可能发生的滑坡威胁有着重要的指导作用。本文依托青岛市某道路拓宽工程边坡监测项目,采用BOTDA技术对边坡锚杆等进行了长期的跟踪调查,并结合室内边坡模型试验与有限元分析进行了综合的研究,其主要内容与成果归纳如下:(1)通过论证国内外关于边坡监测、边坡稳定性分析和分布式光纤传感技术的研究成果以及总结BOTDA法的原理优势,阐明了BOTDA法在边坡监测中的特点。(2)使用ABAQUS采取强度折减法对模型进行有限元数值模拟,对坡体以及锚杆的位移、应力等进行分析,得到边坡变形规律,靠近边坡坡顶的锚杆变形最大,越靠近下部则其变形减小,在锚杆沿线分布上一般在锚杆中前部应力最为集中,尤其是上部锚杆明显受到薄弱面制约。(3)设计一套室内边坡模型,利用光纤等开展研究,分析了锚杆与测斜管沿线与不同层位锚杆应变分布规律。结果表明应变极值点出现在结构软弱面与锚头处,沿线应变随荷载增加而增加,上部楔体部分首先失稳,其规律与试验基本一致,BOTDA对荷载作用部位的捕捉十分灵敏。(4)设计一套光纤三维监测体系,对实际的工程边坡展开了长期的监测工作,结果表明工程后期锚杆受季节因素影响,其沿线在锚头存在应变集中效应,总结了不同坡面、不同高度、不同时间与不同深度的锚杆应变规律,光纤与应力计得到的数据呈现较好的线性关系。(5)室内试验、数值模拟以及工程实践的结果具有统一性,研究表明BOTDA在边坡监测中精确可靠,值得进一步开发。
【关键词】：BOTDA 边坡 监测方案 室内试验 有限元 工程应用
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U416.14
【目录】：
- 摘要4-5
- ABSTRACT5-14
- 第一章 绪论14-22
- 1.1 课题背景及研究目的与意义14-15
- 1.1.1 课题背景14
- 1.1.2 研究目的与意义14-15
- 1.2 国内外研究现状15-19
- 1.2.1 边坡监测研究现状15-16
- 1.2.2 边坡稳定性分析研究现状16-17
- 1.2.3 分布式光纤传感技术研究现状17-19
- 1.3 本文主要内容与技术路线19-22
- 1.3.1 研究内容19-20
- 1.3.2 技术路线20-22
- 第二章 分布式光纤传感技术原理22-31
- 2.1 光纤基本特性22-24
- 2.1.1 光纤的结构与分类22-23
- 2.1.2 光散射现象23-24
- 2.1.3 光纤的熔接24
- 2.2 分布式光纤传感技术24-25
- 2.2.1 分布式光纤传感技术原理24-25
- 2.2.2 分布式光纤传感技术优点25
- 2.3 BOTDA技术25-27
- 2.4 光纤变形与温度测试27-29
- 2.4.1 试验设计27-28
- 2.4.2 结果分析28-29
- 2.5 本章小结29-31
- 第三章 边坡稳定性有限元分析31-40
- 3.1 有限元法31-33
- 3.1.1 强度折减法31-32
- 3.1.2 本构模型32-33
- 3.2 边坡数值模型33-37
- 3.2.1 模型建立33-34
- 3.2.2 锚杆-坡体分析34-36
- 3.2.3 测斜管-坡体分析36-37
- 3.3 本章小结37-40
- 第四章 室内边坡模型试验40-55
- 4.1 试验内容40-45
- 4.1.1 模型箱设计40
- 4.1.2 岩质边坡相似材料40-42
- 4.1.3 锚杆监测方案42
- 4.1.4 岩质边坡模型试验总体方案42-45
- 4.2 试验数据分析45-52
- 4.2.1 测斜管应变分析46-48
- 4.2.2 锚杆应变分析48-51
- 4.2.3 坡面应变分析51
- 4.2.4 百分表分析51-52
- 4.3 本章小结52-55
- 第五章 BOTDA的工程应用55-74
- 5.1 项目概况55-57
- 5.1.1 工程概况55
- 5.1.2 C坡地质条件55-57
- 5.2 监测方案设计57-59
- 5.3 监测数据分析59-71
- 5.3.1 边坡温度场分析60-61
- 5.3.2 锚杆轴向时间-应变分析61-64
- 5.3.3 边坡截面应变分析64-66
- 5.3.4 锚杆应力分析66-67
- 5.3.5 锚杆应力计监测67-68
- 5.3.6 坡面光纤应变分析68-71
- 5.4 工程经验71-72
- 5.5 本章小结72-74
- 第六章 结论与展望74-76
- 6.1 结论74-75
- 6.2 展望75-76
- 参考文献76-79
- 致谢79-80
- 在学期间的研究成果及发表的学术论文80
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 高磊;陈晖东;余湘娟;周斌;;岩土与地质工程中分布式光纤传感技术研究进展[J];水利水运工程学报;2013年02期
2 朱鸿鹄;施斌;严s，
本文编号：786889
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