【摘 要】
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隧道工程承担着运输的重要职能,与人们的经济利益、生命安全息息相关。随着服役时间的增加,由于材料劣化、气候环境等不利因素导致衬砌病害的发生。分布式光纤以其特有的优势广泛应用于隧道结构监测中,在进行健康监测设计时必须考虑光纤选型和布设方式,直接决定了监测结果的可靠性。结构应变分布情况是反映结构安全性能的重要指标,本文从理论分析、室内试验、数值模拟、机器学习、现场监测等多角度对隧道工程光纤传感技术展开研
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隧道工程承担着运输的重要职能,与人们的经济利益、生命安全息息相关。随着服役时间的增加,由于材料劣化、气候环境等不利因素导致衬砌病害的发生。分布式光纤以其特有的优势广泛应用于隧道结构监测中,在进行健康监测设计时必须考虑光纤选型和布设方式,直接决定了监测结果的可靠性。结构应变分布情况是反映结构安全性能的重要指标,本文从理论分析、室内试验、数值模拟、机器学习、现场监测等多角度对隧道工程光纤传感技术展开研究,拟解决感测光纤在隧道衬砌收敛变形监测及安全性能评估中的部分关键技术。主要研究工作归纳如下:（1）在综述国内外研究成果的基础上,进一步研究了光纤结构及光纤传感机理,分析了常用光纤传感技术（瑞利光纤传感、拉曼光纤传感、布里渊光纤传感）监测机理,为实际应用中光纤及传感技术的选择提供参考。（2）通过展开混凝土梁四分点弯曲试验,研究了全粘贴、点粘贴、埋入混凝土、嵌入钢筋光纤布设方式的应变传递效率,并结合电阻应变片、声发射技术进行了对比研究,进一步验证分布式光纤传感器的监测性能,为优化结构监测设计提供指导。（3）展开隧道衬砌结构相似模型试验,验证了分布式光纤在隧道结构全服役周期内的监测性能,研究了衬砌结构收敛变形过程中环向应变的变化规律,并进一步揭示了加固工况中结构破坏特征,分布式光纤监测结果能够有效为结构变形提供依据。（4）根据室内试验进行数值模拟研究,提取模拟衬砌表面应变与实测值进行对比分析,进一步研究揭示了衬砌收敛变形对表面应变分布的影响规律。采用数值模拟计算大量工况构建数据集,通过机器学习的方法智能识别光纤监测数据,实现快速结构安全评估。（5）将分布式光缆应用于圭嘎拉在建隧道工程展开现场监测,验证分布式光纤在恶劣环境中进行监测的可行性。积累了大量现场监测经验,为后期的系统维护与数据采集提供指导。
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