光纤Bragg光栅传感技术在隧道模型试验中应用

›› 2012, Vol. 33 ›› Issue (S2): 185-190.

光纤Bragg光栅传感技术在隧道模型试验中应用

马豪豪¹，刘保健¹，翁效林¹，姚贝贝²

1. 长安大学公路学院，西安 710064；2. 同济大学地下工程系，上海 200092

收稿日期:2012-03-20 出版日期:2012-11-22 发布日期:2012-12-11
作者简介:马豪豪，男，1984年生，博士，主要从事光纤在土工试验中的应用和地基沉降方面的研究
基金资助:
西安市地铁指挥部资助项目（No. D2-YJ-022008204）

Application of optical fiber Bragg grating sensing technology to tunnel model test

MA Hao-hao¹, LIU Bao-jian², WENG Xiao-lin¹, YAO Bei-bei²

1. College of Highway, Chang'an University, Xi'an 710064, China; 2. Department of Geotechnical Engineering, Tongji University, Shanghai 200092, China

Received:2012-03-20 Online:2012-11-22 Published:2012-12-11

摘要/Abstract

摘要： 在模型试验中，锚杆一般尺寸较小，应变监测较为困难，可将光纤Bragg传感技术（FBG）应用于隧道模型试验中解决该问题。基于西安地铁二号线4个典型断面实际工况进行隧道模型试验，将自行设计封装的光纤Bragg光栅传感器粘贴在锚杆模型表面，监测其在不同应力状态下的应变。根据隧道开挖前、隧道开挖后、衬砌支护后、抗裂极限状态和极限破坏状态5个应力状态的实测数据，得到锚杆轴力在隧道受力过程中的变化规律。试验结果表明，锚杆受力大小在隧道开挖前后有一定变化。衬砌支护后，随围岩压力增加，锚杆轴力基本呈增加趋势，拱顶附近锚杆承受压力，支护后压力变化不大；拱肩到墙角的锚杆承受拉力，衬砌支护后受力开始增加；锚杆在含水率大的黄土隧道中受力较大，更能发挥其作用。文中方法在模型试验中的应变监测方面提出新的可靠途径。

关键词: 光纤Bragg光栅, 隧道模型试验, 应变, 温度补偿

Abstract: The monitoring of bolt strain in the model test is relatively difficult for its small size. To solve the problem, the optical fiber Bragg grating sensing technology is applied to the tunnel model test. By constructing tunnel model test based on the actual working conditions of four typical sections in the metro line 2 in Xi’an, the strain of bolts in different stress states can be monitored by the fiber Bragg grating (FBG) sensors sticked to the bolt surface which are packaged by own design. According to the recorded data of five stress states: before the tunnel excavation, after the tunnel excavation, after lining, crack limit state, destruction limit state, the change law in the loading process of anchors axial force in the tunnel is obtained. Test results show that the anchor force has certain change before and after the excavation.After lining the axial force of anchor is increased with the increase of rock pressure. After lining the bolt pressure near the vault begin to decrease, the bolt tension from spandrel to corner begin to increase; the axial force of bolts in the larger water content loess is higher than in smaller ones. It is shown that the method presented provides a new and reliable approach for monitoring bolt strain in the model test.

Key words: fiber Bragg grating, tunnel model test, strain, temperature compensation

中图分类号:

U 452

马豪豪，刘保健，翁效林，姚贝贝 . 光纤Bragg光栅传感技术在隧道模型试验中应用[J]. , 2012, 33(S2): 185-190.

MA Hao-hao , LIU Bao-jian , WENG Xiao-lin , YAO Bei-bei . Application of optical fiber Bragg grating sensing technology to tunnel model test[J]. , 2012, 33(S2): 185-190.

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