宜万铁路边坡危岩落石监测光纤光栅传感技术研究与应用

以宜万铁路五爪观隧道口边坡危岩落石监测项目的实施为背景,利用光纤光栅传感特有的技术优点,研发了一种边坡危岩落石实时监测报警系统,该系统可有效提高铁路边坡防护工程的减灾防灾效果。     

光纤传感智能监测系统在复杂基坑工程中的应用研究

光纤传感智能监测系统是基于光纤光栅传感技术、虚拟仪器技术和阿里云平台,针对复杂深基坑工程施工的智能化安全管控系统。通过光纤传感智能监测系统在北京新机场城际铁路联络线明挖隧道深基坑工程中的应用,阐述了深基坑开挖支护过程中的监测指标、监测元器件和监测实施过程;通过实施过程中的在线实时监测数据分析,总结了基坑开挖、支护过程中施工对基坑边坡稳定性的影响,分析了邻近支撑安拆对钢支撑轴力及基坑顶部和底部水平位移的影响。结果表明:在基坑开挖时,施工扰动对基坑边坡变形有一定的影响;每道支撑对邻近支撑的支撑轴力影响明显;光纤传感智能监测系统能够提供准确、及时、可靠的监测数据,为深基坑的安全施工提供保障。     

黄土高边坡开挖过程的变形监测分析

以隧道出口路堑黄土边坡为例,分析黄土路堑开挖过程中边坡变形和边坡土钉应力随空间和时间的变化规律。测斜仪监测结果表明:边坡的水平位移随开挖深度的增加逐步增大,并在开挖后一段时间内出现最大值,呈时间滞后效应。在不同的开挖阶段,坡体不同部位开挖后的水平位移变化幅度不同:坡顶变形幅度最大,坡底居中,坡体中部最小;坡体开挖完成后,坡顶绝对水平位移量最大,坡脚最小,坡体中部居中。随开挖深度的增加,坡体不同部位测试土钉各测点应力明显增大;土钉最大应力出现位置由坡面逐渐迁移到坡内。说明坡体的变形范围随开挖深度的增加而扩大;且由土钉最大应力出现的位置可判定边坡潜在滑动面位置。     

边坡变形阵列位移传感监测技术

我国铁路线路里程长,边坡数量多,分布广,随着高速客运和重载货运列车的开行,影响边坡稳定的因素也较以往更为复杂.边坡变形作为边坡稳定直接判定条件,是边坡安全监测的重点.本文介绍了一种基于微电子机械系统的阵列位移传感器测试边坡变形新方法,变形监测传感器可以被放置在一个钻孔或嵌入结构内,具有精度高、功耗低、自动实时采集及无线传输数据等优点,可应用于铁路边坡的变形监测与稳定性分析,对维护铁路系统的安全运行具有重要的意义.     

光纤传感技术在铁路检测监测中的应用研究

光纤传感技术具有抗电磁干扰、精度高等特点,可以作为铁路现场检测监测的一种重要技术手段。介绍了多种光纤传感技术的原理和特点,及其在铁路边坡变形或滑坡监测、车体状态监测、列车定位与测速等场景下的工程应用情况。以高铁沿线栅栏状态监测为例,对光纤传感技术在铁路现场的应用进行了分析,并提出建议。     

光纤光栅传感器在铁路领域的研究与应用

概述了光纤Bragg光栅传感原理，介绍了目前光纤光栅传感器在国内外铁路领域中的研究与应用情况，分析了光纤光栅测试技术在铁路领域的潜在应用及发展前景。     

基于光纤光栅的高速磁浮列车关键结构载荷及动应力监测系统研究

为满足高速磁浮列车关键结构状态的实时监测需求，文章介绍了一种适用于高速磁浮列车特殊运用环境及结构特点的基于光纤光栅传感网络的载荷及动应力监测系统。首先分析了光纤光栅传感器可用于检测载荷及动应力的物理机理，其次介绍了监测系统的整体设计以及光纤光栅传感器、解调系统等重要组成部分的工作原理及特征参数，最后进行了车载试验与数据分析，验证了所设计的光纤光栅监测系统用于高速磁浮列车关键结构载荷及动应力实时监测的有效性与准确性。     

极寒地区无砟轨道温度与变形监测光纤光栅传感器安装方法研究

为提出极寒地区传感器安装的合理方案,建立线-板-桥(路基)计算模型,得出高温差时轨道结构的各种变形。通过工程实践经验,总结采用光纤光栅传感器监测高速铁路无砟轨道结构温度与变形的原理与方法,并探索各类温度、应变、位移传感器的现场安装方法,最后针对极寒地区光纤光栅传感器安装冬季施工提出实用建议。     

应用光纤光栅传感技术监测铁路钢桥螺栓断裂脱落的模型试验研究

为控制铁路钢桥高强度螺栓断裂脱落造成的铁路运营安全隐患,提出了一种基于光纤光栅传感技术的螺栓断裂脱落监测方法。从螺栓断裂脱落监测和防护2方面入手,设计了针对联结节点螺栓群的防护装置,避免断裂螺栓脱落侵入线路。以断裂螺栓部件冲击防护装置产生的应变作为脱落损伤标识量,利用布置于钢桁梁上的光纤光栅传感器测量应变,根据应变的变化确定螺栓断裂脱落情况。通过制作钢桥横联联结节点模型开展了螺栓断裂脱落监测试验,试验结果表明,该方法能够有效监测螺栓断裂脱落的时间、数量及位置信息,初步验证了应用于螺栓断裂脱落监测的可行性,为工程应用奠定了基础。     

基于光纤传感技术的钢轨变形监测可行性研究

光纤传感技术与传统的电类、机械类传感技术相比,具有抗电磁干扰能力强、使用方便、易维护等优点。本文探讨其应用于钢轨变形监测的可行性。首先,将两相邻弹性扣件之间钢轨受力形式简化为简支梁,通过理论分析得出钢轨中间点断面同一高度处应变与位移之间的关系;然后将分布式光纤和光栅传感器布设在钢轨简支梁上,通过试验测试数据得到位移与应变的关系,并分析了由应变推算钢轨变形的计算误差。研究结果表明:光纤传感技术在钢轨变形监测上是可行的;光栅传感器测量精度较分布式光纤精度高。研究结果为光纤传感技术在钢轨变形监测中的应用提供了技术支撑。     

基于数字图像处理的轨面竖向动位移远程采集方法

针对传统轨道接触式动位移测试的不足,通过红外感应相机作为图像采集触发装置及远程数据发送装置,研发了一套现场轨道动位移图像采集装置及方法.在优选合理标志物的基础上,利用室内动三轴仪试验验证了该方法对振动波形和幅值均有较好的适用性,且精度较高.利用该技术进行现场长期测试,结果表明该方法可以实现无人值守轨道动位移长期监测,通...     

基于光纤光栅的钢轨应变测量关键技术研究

钢轨应变的监测在铁路线路的运营维护中具有重要意义。光纤光栅传感器相比传统传感器在稳定性、抗电磁干扰与准分布式测量等方面能够更好满足钢轨应变测量的需要。本文指出了光纤光栅传感器对载荷和温度应力的测量原理,建立光纤光栅中心反射波长漂移量与载荷和温度应力产生的钢轨应变的数学模型。使用光纤光栅传感器进行温度应力和动态载荷下的钢轨应变监测实验,并通过匹配光栅方法消除温度变化的干扰。实验结果表明光纤光栅应变传感器适用于钢轨应变的监测需要,具有良好的工作性能。     

拉日铁路冻土路基边坡新型柔性加筋土防护试验研究

在拉萨至日喀则铁路冻土路基边坡防护设计中首次采用新型柔性加筋土边坡防护结构。通过对所选填料的室内颗粒分析、剪切试验,土工格栅的冻融循环试验、拉拔试验,及现场监测与分析,研究柔性加筋土的防护效果。结果表明:填料为粗粒土,属于A组填料,颗粒级配良好;高强聚酯经编土工格栅破坏时的应变10%,并且5%应变时的抗拉强度100 kN/m,强度和变形能满足使用要求;随法向应力的增大,界面剪应力峰值及其对应的拉拔位移均随着增大;角砾石嵌固作用好,在压实后变位相对困难,可优选角砾石作为加筋土边坡的填料;边坡最大沉降136 mm,发生在路肩,不会对加筋土护坡的稳定性和路基结构造成较大影响。实践证明,将高强聚酯经编土工格栅加筋土预制混凝土块防护结构,用于多年冻土地区路基边坡防护的设计与施工中切实可行,它在保护多年冻土和保证边坡本身的稳定性方面能够满足要求。     

膨胀土滑坡深部位移监测与分析

利用测斜仪和PVC测斜管对试验工点膨胀土滑坡的深部位移进行监测与分析.监测结果表明:该工点膨胀土滑坡滑动面较浅,位于坡面下3.5～5.5m;滑动带含砂率较高,地下水和雨水下渗导致该层土的黏聚力和摩擦角减小,这是出现滑坡的重要原因;浅层坡残积膨胀土与下层全风化泥岩的分界面处形成了隔水层,降雨量大时滑动土体出现较大的塑流性...     

郑西客运专线路基工后沉降监测方案的探讨

研究目的:针对郑西客运专线湿陷性黄土区路基工后沉降控制的特殊要求,分析采用既有2种路基工后沉降监测方案存在的不足。根据光纤光栅传感技术的发展和在土木工程监测中的研究与应用,探讨光纤光栅传感器沉降监测系统在客运专线湿陷性黄土区路基工后沉降监测中应用的可行性。研究结论:通过分析与探讨,采用光纤光栅传感器沉降监测系统,可实现长距离(50 km)准分布、多测点、多参量的测量,测量精度高,可精确测出小于0.1 mm(相对基准点)的垂直位移的变化,适于长期实时监测,且不受电磁干扰。能满足郑西客运专线湿陷性黄土区路基进行长期工后沉降监测的要求。     

光纤光栅在铁路防灾安全监控系统中的应用

介绍了光纤光栅异物侵限监测报警系统的技术特点,重点介绍该系统在铁路防灾安全监控工程中的应用及优越性。     

基于位移等值面的边坡点安全系数分析

为了计算坡体局部稳定性并定量分析边坡滑动机理,本文提出一种新的点安全系数计算方法。假定边坡体内任一点的潜在滑动面与通过该点的合位移等值面具有位置一致性,选用Bezier双三次曲面对通过节点的位移等值面进行拟合,曲面上点的位移梯度即为曲面在该点的法向量,节点位移矢量在位移等值面上的投影为该点的滑动方向,据此计算破坏面上的正应力和滑动方向的剪应力。定义边坡点安全系数为该点抗剪强度与滑动方向上剪应力的比值。与基于应力状态的点安全系数不同,本文方法在位移等值面上定义点安全系数,考虑了边坡体的实际滑动方向,更符合边坡的破坏特征。通过ACADS边坡考题验证本文方法的正确性,本文方法能够为边坡工程三维稳定性分析和滑动机理研究提供思路。     

广东省龙川至怀集公路边坡滑坡机理及加固措施

根据广东省龙川至怀集公路某边坡滑坡设计及滑坡现状,通过现场调查及地质勘察对边坡进行分析,表明造成滑坡的直接原因是短时强降雨导致全风化层强度降低,诱发因素是放坡开挖造成坡脚剪出口贯穿;通过对现场深部位移监测数据及对滑坡周界的分析,确定滑坡主滑动面倾角为17°,潜在滑动面倾角为24°,据此提出了竖向钢花管群桩+斜向预应力钢锚管框架梁加固治理措施。对加固方案进行模拟分析,结果表明加固效果良好。     

路堑边坡开挖变形监测试验与坡体稳定评估分析

为研究坡体处于稳定状态以及坡体由稳定状态向不稳定状态发展时影射到位移监测曲线的形态特征与演化规律,依托某在建高边坡开展路堑边坡开挖变形监测现场试验.综合分析测试验成果、开挖过程坡体宏观表征以及数值分析结果,得到以下结论:当坡体位移监测曲线呈顶部回缩,深部鼓胀的"D"型时,影射坡体稳定度处于较高状态,此时边坡变形位移主要...     

某浅埋偏压铁路隧道变形综合治理及监测研究

广西某铁路浅埋偏压隧道在施工和运营期间出现变形,体现为衬砌开裂、地表裂缝与边坡滑移等病害,影响行车安全。为明确变形原因并提出合理治理措施,同时探明综合加固措施对坡体和隧道的加固效果及其稳定性状态,通过地质勘察、现场监测试验与理论分析等技术手段,对该典型浅埋偏压山区铁路隧道进行变形特征、变形原因、综合治理措施及其现场监测试验等方面研究。结果表明：(1)加固前隧道内水沟电缆槽侧壁、仰拱、拱顶等出现裂缝,地表相继出现纵向开裂和弧形裂缝,地表变形较大;(2)隧道边坡变形主要由于隧道通过丘陵斜坡中下部,呈浅埋偏压,洞身所在地层为全风化层,坡脚开挖造成应力释放,稳定性差,持续降雨强度大,地表水下渗较严重;(3)提出卸载反压、注浆增强、锚索桩相结合的综合加固处理方案。加固后,地表横向位移呈幅值小于4.7 mm的小幅波动状态,锚索桩深部横向位移最大挠跨比为1.45‰,有效抵抗地层下滑力;隧道径向、竖向相对位移稳定在较小值,有效控制了隧道和边坡变形发展,增加其稳定性。