巖土邊坡滑移監(jiān)測的復合光纖裝置研究及其工程應用.pdf

1、我國三分二的國土面積為山區(qū)，山地災害頻發(fā)，其中滑坡是山地災害中最常發(fā)生的一種地質災害，平均每年發(fā)生滑坡災害約8000起，經濟損失上億元。因此，如何提高對滑坡災害的監(jiān)測預報，減少滑坡災害的發(fā)生，是我國地質安全工作的研究重點。本文在國家自然科學基金項目（51178488，51478066）的資助下，以本團隊研發(fā)的復合光纖裝置為研究對象，在團隊前期的工作研究基礎上，本文采用室內實驗、理論分析、模型試驗和數值模擬方法，分析巖質邊坡和土質邊坡不同

2、的滑移特性，研究并確定復合光纖裝置監(jiān)測滑坡的機制及監(jiān)測性能和適用性，及本文取得的主要成果如下：
　?、賹嵤┝?6組、108次不同砂漿比、基材和截面尺寸的復合光纖裝置監(jiān)測邊坡滑移室內實驗，揭示了光纖損耗與加載點位移的曲線響應關系，并以最大位移和靈敏度為控制變量，基于模糊數學方法獲得了不同基材的復合光纖裝置的最優(yōu)砂漿比。建立了不同基材復合光纖裝置的光纖損耗與滑移位移的關系式，分別探究了適用于巖質邊坡和土質邊坡滑移監(jiān)測的復合光纖裝置。<

3、br>　?、诟鶕吰禄茣r復合光纖裝置的受力狀態(tài)，構建了復合光纖裝置在滑面處的力學模型，并基于該模型分析了復合光纖裝置在巖質邊坡中的監(jiān)測原理，最后通過與現(xiàn)場監(jiān)測實驗的對比分析，驗證了本文揭示的復合光纖裝置監(jiān)測原理的合理性。
　?、蹖嵤┝藥r質邊坡現(xiàn)場模型實驗和復合光纖裝置在實際巖質邊坡工程中的應用，通過對測斜儀和復合光纖裝置的監(jiān)測數據的比較，發(fā)現(xiàn)復合光纖裝置監(jiān)測的數據和監(jiān)測位移計算公式推算的數據是基本吻合的，即復合光纖裝置用于巖質邊

4、坡滑移的監(jiān)測是可行的。最后，根據巖質邊坡現(xiàn)場監(jiān)測數據分析了巖質邊坡滑移演化過程，并利用 R/S分形分析方法對邊坡滑移進行預測，其結果與位移累計曲線的結果也是基本一致。
　?、軐嵤┝藦秃瞎饫w裝置設置豎直和水平鋪設情況下的土質邊坡的室內模型試驗，揭示了土質邊坡滑移過程中的光損耗的響應機制，并基于該響應機制和土質邊坡的變形特性，提出了一種以Mohr-Coulomb屈服準則和初期應力法相結合的邊坡變形預測的數值解析方法。該方法既可應用于土

5、質邊坡服役期的長期監(jiān)測，也實現(xiàn)了對建設中的填土邊坡實施邊施工邊預測邊修正的信息化施工的可能性。同時，室內試驗結果也顯示了邊坡監(jiān)測前自身變形過程的評估，以及實現(xiàn)了啟動監(jiān)測后風險預測功能。
　?、菀灾貞c市巴南區(qū)污水管網建設工程四標段W297-W302段滑坡為監(jiān)測對象進行現(xiàn)場實驗?，F(xiàn)場實驗結果驗證了優(yōu)先選用強度及剛度較低的EPS泡沫基材的復合光纖裝置監(jiān)測土質邊坡滑移的結論，并表明了復合光纖裝置監(jiān)測滑坡具有一定的可靠性。并通過對比分析數值