边坡岩土体变形监测的光纤光栅测斜仪研发与工程应用

针对目前测斜仪存在的不足,利用光纤光栅传感技术的优势,研究开发了一种监测岩土体内部变形的光纤光栅测斜仪,并成功应用于某公路膨胀土边坡的坡体位移变形监测。工程现场边坡监测结果表明:该光纤光栅测斜仪监测的结果与常规测斜仪监测的结果比较吻合,验证了该光纤光栅测斜仪工作的可靠性。该测斜仪可和其它量测边坡参数的光纤光栅传感器组网成为一个监测系统,可实现对高边坡岩土体内部变形情况进行长期在线监测和安全预警预报。     

测斜仪在机场高填方边坡变形监测中的应用

在西南山区机场建设工程中,由于山地起伏的地势,势必会遇到高填方边坡,而在高填方边坡的变形监测中,边坡的深部位移监测是监测填筑体内部变形情况的重要手段。测斜仪是监测高填方边坡深部位移的快捷、精确的仪器设备。文章介绍了山区机场高填方边坡的主要破坏方式、产生深部位移的主要机理及滑动式测斜仪的工作原理。通过六盘水月照机场高填方边坡对测斜仪的应用表明,测斜仪可以表征高填方边坡不同深度处的变形位移情况,并且通过布设深部位移监测剖面可以反映高填方边坡潜在的滑面及滑面的贯通性,对判断机场高填方边坡的稳定性有重要意义。     

光纤光栅传感和光电成像技术在地铁深基坑中的应用

为实时掌握基坑开挖过程中支护结构的变形情况,以宁波某地铁深基坑为依托,建立一套基于光纤光栅传感和光电成像技术的实时监测系统。介绍光纤光栅测量应变、光电式双向位移计测试墙顶水平位移和沉降的原理,并推导利用光纤光栅实测应变计算水平位移的公式。基坑开挖过程中,不同位移测试计算方法的成果对比分析结果表明： 光纤光栅传感技术测量墙体应变数据准确、可靠,计算的水平位移与测斜仪测得的水平位移一致,光电式双向位移计测试墙顶水平位移和沉降精度高于全站仪,可推广应用于基坑工程安全监测。     

高速列车荷载作用下锚固边坡动力响应特征

以具体工程实例为依托,采取动力有限元与无限元相结合的分析方法,建立锚固边坡振动模型,对列车长期高速振动荷载影响下边坡岩土体及其锚固结构的动力响应特征展开了研究。结果表明:竖向位移动力特征显示,在高速列车荷载作用下,边坡竖向位移及加速度的最大值发生在坡脚处,最小值发生在坡顶处,随着边坡高度增加,竖向位移逐渐降低,且预应力锚杆框架对列车振动引起边坡沉降起到了一定的控制作用;水平位移动力特征显示,随着边坡高度增加,无锚固边坡水平方向位移峰值逐渐增大,水平位移动力响应最大值出现在坡顶,而坡脚的水平位移最小;列车荷载持续作用下,边坡岩土体内振动荷载逐步向远端传播,边坡位移变化范围也逐渐开始扩大,位移量值也开始增大,坡脚至第二级中部位移量达到1mm;在列车荷载作用下,上排锚杆轴力呈波动缓降趋势,缓降幅度0.63%,下排锚杆轴力呈波动上升趋势,上升幅度0.55%;边坡底部动态响应最为明显,振动加速度增幅最大,速度增幅次之,位移变化幅值最小,表明边坡底部的动力响应敏感性要显著大于边坡其他部位,这在边坡设计、加固治理中应引起格外注意。     

顺倾向层状岩土质混合高边坡稳定性分析

运用FLAC3D数值软件对某典型顺倾向岩土互层的岩土质混合高边坡进行开挖数值模拟,比较分析岩土互层边坡与一般层状岩质高边坡的开挖影响,得出了岩土质混合边坡受开挖影响局部产生位移突变现象及位移变化量、影响深度等较一般岩质边坡大的变形特征,并结合现场位移监测结果推断出第Ⅰ、Ⅱ级坡可能发生浅层剪切破坏;通过比较分析岩土互层边坡中土层与岩层的粘聚力对边坡安全系数及最大变形位移的影响,得出岩土互层边坡中的土层对边坡稳定性影响比岩层明显得多.     

基于综合监测技术的大型岩堆边坡防治研究

大型岩堆边坡由于岩土体结构特殊性导致工程地质条件复杂且治理难度大,通常采用抗滑桩进行加固。但边坡在雨季期间受地表水、地下水对岩堆体弱化作用和施工持续扰动的过程中极易发生地表和深部岩土的变形,设计考虑的最不利滑动面之下极可能受到各种扰动后形成更深的滑坡面,往往导致地表变形范围变大和深部扰动更明显,导致抗滑支挡结构开裂甚至失效等。通过典型岩堆边坡开展全过程的地表、深部岩土位移和全分布式光纤传感测试抗滑桩内力的监测成果分析表明:该大型岩堆边坡在原设计的施工过程中,地表变形范围、深部岩土变形均大大超出原设计加固范围和深度,导致原抗滑桩刚性转动,变形不收敛。根据监测进行了动态设计和信息法施工,采用清方减载和增加一排抗滑桩后,监测表明边坡变形收敛。     

隧道洞口部边坡动力响应特性振动台试验研究

我国西南地区建有大量的公路、铁路隧道工程,地震条件下隧道洞口部边坡的动力响应特性不仅控制边坡的变形破坏机制,而且也是隧道洞口部边坡动力支护设计的依据。采用大型振动台模型试验,对隧道洞口部边坡加速度及位移动力响应特性进行研究,并对比分析不同地震波波形的输入对边坡动力特性的影响。结果表明:与一般公路及建筑边坡不同,隧道洞口部边坡坡面的响应加速度具有先增大再减小再增大的特性;边坡动力支护设计采用单一峰值是偏于危险的,应综合考虑多种波形的影响。位移监测结果表明:地震波较小时边坡坡顶变形比较明显,但随着地震波幅值的增加,隧道洞口部边坡坡脚的变形急剧增加且超过了坡顶变形,因此应增强边坡坡脚的支护强度。     

堆积层滑坡野外模拟试验方案设计

为了对降雨入渗诱发堆积层滑坡的失稳机理有较深的了解,以及研究边坡性状随时间变化的一些重要特性,选取上瑞高速公路贵州段K 85 650~K 85 690典型堆积层边坡进行人工降雨模拟试验和原位综合监测。该试验采用了全站仪、测斜仪、含水量计、土压力盒、蒸发皿、降雨计及自制野外人工降雨装置等一系列仪器。通过对边坡土体中的水分、孔隙水压力、应力状态、土体的变形以及地表位移的监测,分析降雨在堆积层边坡的入渗规律,探求边坡中岩土与水相互作用的机理。详细介绍了该试验方案设计及监测仪器的安装。     

基于FLAC~(3D)的类土质边坡开挖方式研究

采用FLAC~(3D)建立类土质边坡数值计算模型,研究不同放坡坡率、不同开挖平台宽度下边坡位移场的分布特征。结果表明,当开挖坡率从1∶0.5降低到1∶0.75时,坡面监测点的水平位移发生跳跃,边坡整体变形显著减小;当开挖平台宽度为1m时,对整个边坡的变形控制效果不显著;一级边坡的水平位移最大值出现在距坡脚1/3~2/5坡高处,两级边坡的水平位移最大值出现在距坡脚1/5~1/3坡高处。     

触发式位移计在山区公路边坡远程实时监测中的应用

地表位移是边坡变形监测中的重要特征量，而常规的地表位移监测仪器难以有效融入远程自动监测系统中。利用新型触发式位移计对公路边坡地表位移进行监测，位移计与接收器之间可以利用无线传感网进行短距离无线组网，接收器连接采集传输系统通过GPRS网络将监测数据远程实时传送到远程监控中心，形成了节能、高效、无线、实时的地表位移远程监测系统。该位移计精度可达到1 mm，通过室内标定和现场变形对比观测分析，验证了该设备的精度。通过在某高速公路边坡的安装运行，位移计成功地进行远程监测预警，根据实时的位移监测结果，为高速公路的防灾减灾提供了参考依据。     

基于双指标控制软土路基填筑变形控制研究

依托四川省某软土路基分级填筑工程(5级),通过在路堤中部剖面布设沉降管和在坡脚布设水平测斜仪的方法,监测分级填筑过程中的路基变形指标;采取实测沉降值和单日最大侧向位移双指标沉降控制方案,拟合验算各级填筑的最佳沉降时间节点;计算标准沉降时间对应的单日最大侧向位移并验证其规范性.结果 表明:软土路基在分级填筑施工过程中会发...     

分级填筑路堤沉降期控制研究

摘 要:为保证地基稳定,分5级填筑软土地基路堤.数值模拟结果表明,每级路堤荷载下软土地基最大地表沉降位移和最大侧向位移分别发生在路堤中心处地基表面和路堤坡脚下某一深度.在路堤下布置剖面沉降管,在路堤坡脚处布置水平测斜仪,获取软土地基变形.结合现场监测数据,运用双曲线沉降预测法求得路堤填筑各级沉降期的最优时长,并计算路堤...     

岩土位移直读仪在公路边坡变形监测中的应用

由于边坡地质条件复杂多变,施工期及工后监测对保证工程安全十分重要。但采用精密仪器进行边坡变形监测不仅专业性强而且费用高,对大多数无明显安全隐患的公路边坡并非必要,而定期人工巡查不仅爬坡工作量大而且判定边坡是否潜在灾害十分困难。因此,迫切需要寻求一种简单、经济、有效的边坡监测新方法。岩土位移直读仪具有经济性好、获取定量变形资料、监测过程无需爬坡等优点,比较适宜对大量边坡进行表面变形监测。结合实际工程应用实践,对岩土位移直读仪的特点、监测系统建设、应用效果等进行了分析讨论,提出了岩土位移直读仪监测系统建设的施工要点及操作方法。     

震区岩质边坡动力特性及影响因素数值模拟研究

以理县至小金公路中的豹子嘴边坡为例,借助FLAC3D数值分析软件建立三维数值计算模型,分析不同岩土体性质、坡比、坡高及地震加速度下岩质边坡的动力响应及变形特性。结果表明,地震荷载作用下,该边坡最大永久位移约为6.26cm,基本处于稳定状态;坡面受力较均匀,但坡脚处应力集中,震区岩质边坡主要表现为圆弧形压-剪破坏;坡体主要呈现坡脚隆起、坡顶下沉、坡中前移的变形特性。据此建议采用SNS主动防护网及矮脚墙等措施对其进行防护加固。     

光纤光栅自感知预应力锚索在边坡加固中的应用

锚索是边坡加固工程的核心元件,对锚索施加预应力是提高其加固效果的重要途径。为对锚索预应力施工张拉过程进行监测,该文设计了一种光纤光栅自感知锚索:在锚索的钢绞线中心丝上设置凹槽,并在凹槽中用胶黏剂封装光纤光栅(FBG);同时为提高光纤光栅传感器监测量程,使中心丝在持荷状态下粘贴光纤光栅。以中心丝持荷值为变化参数,研究不同持荷值下光纤光栅传感器的监测性能。在某边坡加固工程中,采用该技术对预应力锚索的施工张拉进行了监测,传感器存活率为100%,并与现场张拉数据进行对比,二者误差很小,体现了自感知钢绞线在边坡加固工程中的实用性和可靠性。     

光纤光栅孔隙水压力计的研制与应用研究

阐述了光纤Bragg光栅(FBG)技术的原理以及传感器的结构设计原理和方法,采用光纤Bragg光栅(FBG)传感技术研制了适合岩土工程使用的光纤光栅孔隙水压力计,对研制的6支光纤光栅孔隙水压力计进行了试验检验并埋设于某高速公路软土路基中试测孔隙水压力以检验研发成果。实践结果表明该仪器克服了常规仪器的某些缺点,并有稳定性好、耐腐蚀等优点,可以较好地应用于岩土工程监测当中。本仪器的研制对于光纤传感技术在岩土工程领域的应用具有积极的推动作用。     

物联网技术中的边坡深部位移和地下水位监测的设计、实现与预警方法

为了探讨物联网技术中的边坡深部位移和地下水位监测的设计、实现与预警方法,以浙江省某高速公路路堑边坡为例,介绍了最新研发的边坡深部位移监测设备,首次提出了深部位移与地下水位同孔监测技术,深入地分析了边坡的稳定状态和变形演化规律。研究结果表明:深岩仪具有量程大、数据量大、稳定性高、易于实现远程监测等优越性;深部位移与地下水位同孔监测技术为收集边坡深部信息提供了一种经济可靠的途径;边坡处于匀速变形的蠕滑阶段,预警级别属于注意级,降雨报警最小阈值应超过30mm/d。     

某泥质顺层边坡变形机制及防治技术研究

本文根据某顺层高边坡的地质资料,探讨分析了边坡的变形影响因素,并研究分析了边坡的稳定性,FLAC3D软件构建边坡的三维计算模型,分析边坡的破坏模式与防治方案对边坡的支护效果。研究结果表明:边坡未采取治理措施进行开挖时,可能发生2种破坏模式:(1)浅层岩土体的类土质圆弧滑动;(2)受软弱夹层控制,产生中部的剪出变形或沿坡脚的整体滑移-拉裂破坏;根据分析提出了桩锚结合的治理措施,坡脚抗滑桩起到固脚与收坡作用,而预应力锚索框架梁将潜在滑动岩土体与稳定岩体连为一体,有效解决了边坡浅表层及中部的剪出变形问题。监测结果表明,目前边坡的稳定性良好。     

冻土路基变形场光纤阵列监测体系研究

为适应青藏高原多年冻土区恶劣环境,应对高原多年冻土区路基融沉变形局部变位大、纵向形态变化急剧、分布范围广等问题,有必要研发一套高精度、高韧性、适应大变形并具有自动化功能的高等级公路病害监测体系.该文以布拉格光栅光纤传感监测技术为基础,提出光栅光纤位移阵列传感器设计方法,基于克里金空间插值理论,选取最小估计均方差、平均预测精确度作为变形场预测的评估因子,结合监测成本估算开展光纤阵列优化布置分析,提出基于空间插值优化的冻土路基变形场自动化监测系统.研究结果表明:光栅光纤位移阵列传感器优化设计参数为横向间距2m、纵向间距4～6 m,结合克里金空间插值理论,可实现由点及线、由线及面的冻土路基浅层、深层区域变形精准监测和预估;设计的光栅光纤位移阵列传感器具有测量精度高、可变大量程、稳定耐用等优点,易于搭建可扩充、可复制的长期组网监测体系,对实现冻土路基区域性大变形的自动化监测和不均匀沉降灾害的云端化识别具有借鉴意义.     

光纤光栅传感技术在宜万铁路边坡监测的应用

以宜万铁路项目为工程背景,针对该线边坡治理的几种措施,提出了相应的光纤光栅传感监测技术,用以监测边坡和支护结构的变形、受力及周围环境的变化,确保铁路安全运营。