论文部分内容阅读
随着国家经济的持续发展,各类基础工程不断建设和规划,使得桩基的使用范围越来越广,桩型越来越复杂,技术难度越来越高,同时桩基工程的事故也频繁发生。因此桩土作用的研究对于保障大型复杂基础工程的安全具有重要的现实意义。分布式光纤感测技术(DFOS)相当于在结构(岩土)体内植入传感神经,能够感测结构(岩土)体的物理力学性质,具有十分显著的检测优势和广阔的应用领域。本文系统地将DFOS技术应用于桩基检测的研究,取得了如下的成果和创新:1.介绍了桩土作用研究的方法,介绍了基于瑞利散射、拉曼散射、布里渊散射和布拉格光纤光栅的分布式(准分布式)光纤传感技术的原理、现状和应用进展,总结了DFOS在研究桩基检测中的技术优势;2.针对不同厂家的光纤(缆)产品标准和参数,提出了适合于桩基DFOS检测的感测光纤的选择标准,设计了桩基DFOS检测的感测光纤布设方法;3.针对BOTDR分布式光纤传感技术空间分辨率较大的问题,通过设计不同管径和材质的分布式光纤测温管,并通过在不同受力条件和温度环境下的室内外试验验证,研制了适合于温度场监测的高空间分辨率温度传感器并申请了专利;4.在DFOS桩基检测数据处理系统,提出了基于信号处理的滤波方法并将其应用于数据处理;应用桩土作用传递理论,推导出了等截面桩在竖向荷载和水平向荷载作用下应变与应力、位移、挠度、弯矩等之间的关系;探讨了变截面桩的受力变形特征;将应变场理论应用于桩基检测的安全诊断;将数值计算方法与反演分析理论相结合,研究了桩土相互作用的规律;5.为研究边坡抗滑桩受力变形特点,通过室内模型试验,将分布式传感光纤植入到不同刚度和形状的桩体,在载荷作用下,获得了抗滑桩在土压力作用下的应变、挠度、位移等参数,进一步验证了 BOTDA技术在桩基检测中的可行性和优越性;6.为研究管桩在打入过程中的受力变形特点,在管桩内串联布置了 FBG准分布式光纤传感器和BOTDA全分布式光纤传感器,模拟得到了管桩在动荷载作用下的受力变形特点,得到了管桩在停止状态时受力变形特点,提出了 FBG-BOTDA联合感测管桩击入过程的检测系统并申请了专利;7.提出了 DFOS桩基检测系统,包括四个部分:传感光纤(缆或器),信号采集系统、数据处理系统和检测分析系统,并对系统的各部分进行了分析和介绍;8.开展了将分布式光纤感测技术应用于钻孔灌注桩、预应力管桩、锚桩、超长桩、自平衡法桩基检测、支盘桩等桩型的工程实践,综合应用前述研究成果,分析了不同桩型在不同受力地质条件下的变形承载特征,进一步验证了分布式光纤应用于各种桩基检测的可行性。