论文部分内容阅读
我国正处于经济蓬勃发展阶段,道路工程建设正如火如荼的开展,作为道路工程中的重要部分——路基,在建设和正常使用过程中,常会出现一些地质灾害,造成较大的经济损失和人员伤亡;此外我国地震的频发,也给路基边坡带来了较多的并发灾害。近年来随着国家“智慧城市”理念的不断推广,对监测的智能化、信息化要求更高,而传统的路基边坡监测浪费较多的人力、物力、财力,实时性差,达不到智能化的要求,亟待新型监测技术的研发。土工格栅作为加筋材料常被埋设于路基边坡中,增加土体抗拉性,并与土体协调变形,达到加固边坡的作用。弱光栅传感技术作为一种新型工程监测技术,以其智能化、数据存储量大、操作简便、信息处理简单、受外界环境干扰较小,受到了较多研究人员的青睐。基于此,本文利用土工格栅加固技术和弱光栅传感技术制成表面粘贴弱光栅式土工格栅,用于加固在地震荷载作用下的路基边坡并实现对路基变形的实时监测。通过研究提出了表面粘贴弱光栅式土工格栅的制作方法、信息处理公式,温度补偿技术等,在数值模拟中探究了表面粘贴弱光栅式土工格栅的加固效果、加筋位置及监测的可行性,并通过模型试验进一步研究了表面粘贴弱光栅式土工格栅的加固效应及监测效果。完成的主要研究工作如下:(1)结合土工格栅加固与弱光栅传感技术设计了表面粘贴弱光栅式土工格栅,开展了塑料、玻纤、钢塑三类土工格栅用于传感器制作的适宜性试验研究,提出了表面粘贴弱光栅式土工格栅温度自补偿技术,利用有限差分法推导了表面粘贴弱光栅式土工格栅的信号与沉降变形间的关系,为路基沉降变形监测提供依据。(2)通过室内标定试验,标定了表面粘贴弱光栅式土工格栅的应变灵敏系数及格栅弯曲曲率与波长漂移间的关系,探究了表面粘贴弱光栅式土工格栅的传感性能,得到了表面粘贴弱光栅式土工格栅中心波长漂移与应变值的关系式,并验证了传感信号和沉降变形间算法公式的正确性。(3)结合工程实际,利用MIDAS/GTS NX数值模拟分析了加筋路基边坡与非加筋路基边坡在地震荷载下的变形动态响应,评价了表面粘贴弱光栅式土工格栅的加固效果,提出了表面粘贴弱光栅式土工格栅铺设方案,证明了表面粘贴弱光栅式土工格栅具有实现加固及自监测相结合的可行性。(4)开展室内加筋路堤边坡振动台模型试验,埋设加速度计及表面粘贴弱光栅式土工格栅于模型中,对模型进行实时监测,从实验应用角度验证了加筋作用对地震破坏具有削弱作用及表面粘贴弱光栅式土工格栅实现加固与自监测的可行性。