基于分布式光纖傳感技術的盾構隧道縱向變形研究.pdf

1、隨著地鐵與市政工程建設的發(fā)展，由盾構隧道縱向變形產(chǎn)生的問題逐漸突出，目前其研究主要集中在結構縱向沉降與環(huán)向接縫變形兩個方面。傳統(tǒng)的“點式”傳感技術還難以全面監(jiān)測隧道結構的變形分布，本文提出了一種基于新型分布式光纖傳感技術的盾構隧道縱向變形監(jiān)測方法。
　　 本文介紹了光纖傳感技術的特點與優(yōu)勢，描述了幾種典型的分布式光纖傳感技術，并探討了光纖傳感器的封裝與布設方法；繼而重點研究了基于PPP-BOTDA技術的分布式光纖傳感器的應變測量

2、精度，相應提出了一些改善方法，并引進了一種新型應變增敏光纖，當增敏系數(shù)η=4時精度可提高至±5με；隨后研究并對比了幾種光纖傳感器的溫度傳感特性，提出了相應的溫度補償方法，并在新型應變增敏光纖的基礎上提出了一種溫度自補償模型；同時，針對實際工程使用環(huán)境進行了一系列光纖傳感器的長期性能試驗，從傳感器本身及封裝與安裝工藝兩方面探討了其可靠性與穩(wěn)定性問題。
　　 本文從盾構隧道縱向變形成因機理出發(fā)，對其縱向變形的影響因素進行了全面分析

3、。文中采用縱向等效連續(xù)化模型與彈性地基理論建立了幾種隧道縱向沉降與結構應變分布之間的關系，并引入地層約束影響系數(shù)λ來考慮隧道結構與土體之間的相互作用。此外，在管片接頭端面力學模型的基礎上探討了隧道環(huán)向接縫變形與分布式應變之間的關系。
　　 最后以南京地鐵一號線某段隧道為原型按1：8比例進行了混凝土隧道模型試驗，管片拼裝完成后將盾構隧道模型埋入某填充粉質(zhì)粘土的模型箱中來模擬實際隧道與土體之間的相互作用。通過在隧道管片內(nèi)表面布設分布

4、式光纖傳感器與傳統(tǒng)點式位移計以研究隧道結構在局部均勻荷載作用下的縱向變形性能。試驗結果顯示，隧道各環(huán)項部位移明顯大于底部位移，約為底部的3倍，且存在明顯的橫向變形，說明隧道結構在縱向荷載作用下變形包括兩部分：隧道結構的環(huán)向變形與結構整體沉降；應變分布測量值能真實反映隧道結構縱向變形的發(fā)展規(guī)律，在80～110中kN范圍內(nèi)出現(xiàn)轉(zhuǎn)折點Ⅰ與Ⅱ，可據(jù)此評估結構的損傷程度；且基于鏈桿法與共軛梁法的隧道結構縱向沉降計算值與測量值也十分接近，有著相似的