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基于光纤光栅的分布式测斜技术及其应用研究
| 论文题名： | 基于光纤光栅的分布式测斜技术及其应用研究 |
| 关键词： | 边坡失稳;变形监测;等强度梁;光纤光栅;倾角传感器;分布式测斜 |
| 摘要： | 边坡工程常见于山区的公路和铁路交通沿线，随着我国基础设施建设的快速发展，边坡的数量越来越多，在地质条件恶劣的区域，时常发生的边坡失稳滑坡事故严重威胁着交通设施和人们群众的安全。对边坡实施变形监测，掌握其变形状态及走势，可对其稳定性开展评判和预测，对地质灾害的预警意义显著。传统的边坡监测技术往往采用电磁类的传感装置和仪器，仪器信号极易受到电磁干扰的影响，而且不利于开展实时监测。光纤光栅是一种新兴的传感元件，基于光纤光栅的传感器具有传统传感器无法比拟的优势:采用光信号传输，传输距离远，不受自然界电磁干扰影响;可串接复用进行分布式测量，易于组网;可远程实时在线监测;稳定性好，抗干扰能力强。这些优点决定其非常适用于恶劣环境的边坡工程的实时监测。 本文主要研究了一种基于光纤光栅原理的边坡测斜技术，主要包括三方面: (1)在现有光纤光栅测斜技术的基础上提出了一种新型分布式测斜方法，介绍了该方法的基本测量原理，给出了水平变形位移的计算公式。与现有的测量与计算方法相比，该测量方法和位移计算算法更为准确。 (2)根据所提出的测斜方法的测量要求，研究了一种具有增敏结构的光纤光栅倾角传感器，在传统等强度梁结构的倾角传感器的基础上，阐述了本传感器的增敏原理，使用有限元方法分析得出了增敏结构尺寸与增敏效果的对应曲线。加工制造了无增敏结构、增敏凸台高度为0.5mm、1mm的三种光纤光栅倾角传感器并开展实验对比，进行了量程、灵敏度、线性、重复性、蠕变等方面的试验测试。结果证明该增敏方法可行、有效。 (3)将该测斜技术应用到工程实际。利用研制的高精度倾角传感器加工制造了测斜装置，对永吉高速公路古丈段的某边坡抗滑桩开展变形监测。在连续的几个月时间内对边坡变形状态进行了监测。有效的监测到了该抗滑桩的长期变形情况，为边坡的稳定性状态研究提供了科学数据。 |
| 作者： | 章易坤 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 李公法;郭永兴 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉科技大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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