基于光纖光柵傳感器的吊水巖邊坡位移監(jiān)測及穩(wěn)定性評價.pdf

1、邊坡穩(wěn)定性研究一直以來都是巖土工程領(lǐng)域內(nèi)的核心問題。邊坡的穩(wěn)定狀況事關(guān)人類生命財產(chǎn)安全，有時甚至關(guān)系到社會和經(jīng)濟的正常運行。為了最大程度地降低邊坡失穩(wěn)給人們造成的危害，對邊坡進(jìn)行實時監(jiān)測、預(yù)警的研究是十分必要的。
　　傳統(tǒng)的邊坡監(jiān)測技術(shù)存在著精度低、耐久性差、難以集成等缺陷，光纖光柵傳感器具有信號傳輸距離長、抗電磁干擾和耐久性強等優(yōu)點，在邊坡變形監(jiān)測中的應(yīng)用發(fā)展迅速。本文以吊水巖邊坡為工程背景，采用一種新型的光纖光柵測斜管對邊坡進(jìn)

2、行深部位移監(jiān)測研究。首次提出基于等截面懸臂梁模型的多項式擬合法，并借鑒采用前人的基于等截面懸臂梁模型的有限差分轉(zhuǎn)換法，來實現(xiàn)光纖光柵測斜管應(yīng)變-位移的轉(zhuǎn)換。與有限元數(shù)值模擬和室內(nèi)縮比實驗數(shù)據(jù)的對比表明，兩種方法均能夠解決工程上的測斜管應(yīng)變-位移的轉(zhuǎn)換問題。相對來說，多項式擬合法結(jié)果比有限差分法結(jié)果精度更高，且有限差分法因所需傳感器測點足夠密集而不太經(jīng)濟，所以在吊水巖邊坡穩(wěn)定性實時監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)中采用了以多項式擬合法為主、有限差分法為輔的轉(zhuǎn)

3、換方式。
　　采用ANSYS軟件建立起吊水巖的有限元計算模型，運用強度折減法對吊水巖邊坡變形破壞發(fā)展過程進(jìn)行模擬和分析，并獲取了邊坡破壞的臨界位移場。采取以特征點（坡頂、坡中、坡腳）水平位移突變?yōu)橹饕Х€(wěn)判據(jù)，輔之以塑性區(qū)貫通判據(jù)來確定邊坡的穩(wěn)定安全系數(shù)。研究在不同折減系數(shù)下水平位移云圖、塑性區(qū)的分布特征，還可以為測斜管合理位置的布設(shè)提供指導(dǎo)。通過對論文中所繪制的特征點折減系數(shù)-水平位移曲線變化趨勢的分析，可為邊坡預(yù)警閾值的設(shè)定提

4、供依據(jù)。
　　最后遵循結(jié)構(gòu)長期健康監(jiān)測系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的設(shè)計理念，構(gòu)建了吊水巖邊坡實時在線監(jiān)測的網(wǎng)絡(luò)骨架，將數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)評估管理三大子系統(tǒng)集成，形成實時、高效、開放、訪問應(yīng)用方便，可通過權(quán)限管理做到信息保護的邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)。并采取以邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)、位移閾值以及位移變化速率作為評價邊坡穩(wěn)定性的主要指標(biāo)，輔之以人工巡檢捕捉到的邊坡失穩(wěn)前的一些征兆來綜合評價邊坡穩(wěn)定性，初步實現(xiàn)了對吊水巖高邊坡的實時監(jiān)測及早期預(yù)警。