[發明專利]一種測試傳感光纜與土體變形協調性的方法

有效

• 申請號: 201710287138.8
• 申請日: 2017-04-26
• 公開（公告）號: CN107063108B
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發明（設計）人: 張丹;丁大勇;李博;施斌;孫義杰
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16;G01M11/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 劉輝

1.一種測試傳感光纜與土體變形協調性的方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)制備試驗土條，將傳感光纜埋入土條；

2)推動土條，使土條發生彎曲變形；

3)通過數控直線位移滑臺、激光位移傳感器及其數據采集器測量土條的第一彎曲變形；由于第一彎曲變形的測量精度非常高，因此視為土條的實際彎曲變形，相應的應變視為土條的實際應變；采用分布式光纖傳感技術測量土條兩側的應變分布，傳感光纜的應變即是土條上相應位置的應變，利用傳感光纜的應變計算土條的第二彎曲變形；

4)變形傳遞系數t用于表征土體應變傳遞至纖芯的傳遞效率，即纖-土變形協調性；

其中，ε_fmax為傳感光纜實測的土條應變最大值；ε_smax為與傳感光纜所在位置土條實際應變最大值；v_fmax為土條第二彎曲變形的最大值；v_smax為土條第一彎曲變形的最大值；根據彎曲變形與應變的關系，應變之比應為彎曲變形的二階導數之比。

2.根據權利要求1所述的測試傳感光纜與土體變形協調性的方法，其特征在于，所述步驟3)中分布式光纖傳感技術使用的儀器為光背向散射反射計；傳感光纜的應變量為：

其中，ε為傳感光纜應變；ΔL為傳感光纜的變形量；L為傳感光纜的原長；t_str為傳感光纜變形后的延遲時間；t_ref為傳感光纜的參考延遲時間；c為光速；N為傳感光纜的纖芯有效群折射率；k為應力光學常數，k需在每次測試前通過預加應變進行標定。

3.根據權利要求2所述的測試傳感光纜與土體變形協調性的方法，其特征在于，所述分布式光纖傳感技術還包括FBG、BOTDA或BOTDR。

4.根據權利要求1所述的測試傳感光纜與土體變形協調性的方法，其特征在于，所述步驟3)中測量土條的第一彎曲變形的方法還可以采用粒子圖像測速法。

5.根據權利要求1所述的測試傳感光纜與土體變形協調性的方法，其特征在于，所述土條的彎曲變形計算公式為：

其中，d為土條拉伸側與壓縮側傳感光纜之間的距離；Δε(x_i)為x_i處傳感光纜拉伸側與壓縮側的應變之差，即彎曲應變；Δx為應變采集設備的采樣間隔；x_i為應變ε(x_i)的空間坐標，且x_i＝n·Δx；L為土條的長度。

6.根據權利要求1所述的測試傳感光纜與土體變形協調性的方法，其特征在于，所述步驟1)中制備試驗土條和將傳感光纜埋入土條的步驟包括：

11)將試驗土體碾細、自然風干，按設計含水率和干密度稱取適量的土料和水，將水與土料充分混合攪拌，裝入密封袋在干燥皿中靜置24小時以上，使水土充分均勻；

12)在制樣模具內部涂抹潤滑劑，稱取一半配制好的土料，壓至模具的1/2深處；沿土條長度布設兩根傳感光纖，拉直后在模具內裝入余下的土料，壓至設計高度；

13)將制好的土條用保鮮膜包裹密封，靜置2小時以消除土條制作過程中產生的殘余應力。

7.根據權利要求1所述的測試傳感光纜與土體變形協調性的方法，其特征在于，所述步驟2)推動土條，使土條發生彎曲變形的過程為：

采用千斤頂分級推動土條使其發生彎曲變形直至破壞，采用百分表控制每級加載的位移量。