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下蜀土降雨入渗光纤感测及渗透系数估算研究
1
作者
李杰
朱鸿鹄
+4 位作者
吴冰
刘喜凤
王家琛
曹鼎峰
施斌
《工程地质学报》
CSCD
北大核心
2024年第2期601-611,共11页
下蜀土中裂隙较为发育,在降雨时入渗能力强,因此容易诱发浅层滑坡等灾害。为了研究下蜀土的降雨入渗特征,本文采用主动加热光纤光栅(AH-FBG)法开展了地基土水分分布及其动态变化的原位监测研究。基于监测数据,掌握了冬季和夏季土体体积...
下蜀土中裂隙较为发育,在降雨时入渗能力强,因此容易诱发浅层滑坡等灾害。为了研究下蜀土的降雨入渗特征,本文采用主动加热光纤光栅(AH-FBG)法开展了地基土水分分布及其动态变化的原位监测研究。基于监测数据,掌握了冬季和夏季土体体积含水率的时空分布特征,并计算得到降雨事件的降雨入渗量及入渗补给系数。在此基础上,通过稳态法计算获取了原位下蜀土的非饱和渗透系数,并与间接法估算值进行比较。结果表明:将AH-FBG法应用于下蜀土含水率的原位监测具有可行性,其中5 cm深度的均方根误差较大,为0.0252 m^(3)·m^(-3),主要受到浅层土体和空气的热量交换作用以及土体裂隙的影响,其余深度均不超过0.01 m^(3)·m^(-3)。原位监测系统对降雨入渗和蒸发作用引起的含水率变化均具有良好的响应。无论是冬季还是夏季,由稳态法计算得到的原位非饱和渗透系数均大于间接法估算值,表明下蜀土中的裂隙为降雨入渗提供了优先渗流通道。
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关键词
下蜀土
主动加热光纤光栅
水分迁移
体积含水率
非饱和渗透系数
降雨入渗
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职称材料
AH-FBG水流流速传感器研制与试验研究
被引量：
1
2
作者
孙梦雅
施斌
+4 位作者
张婉玲
刘瑾
魏广庆
韩贺鸣
井淼
《东南大学学报（自然科学版）》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第5期876-885,共10页
为了解决当前水流流速传感器易受电磁干扰、集成困难的问题,基于主动加热光纤布拉格光栅(AH-FBG)技术和热对流原理,研制了一种能够用于水流流速测量及流向初步识别的AH-FBG传感器.通过室内试验探究了该传感器用于水流流速测量和流向初...
为了解决当前水流流速传感器易受电磁干扰、集成困难的问题,基于主动加热光纤布拉格光栅(AH-FBG)技术和热对流原理,研制了一种能够用于水流流速测量及流向初步识别的AH-FBG传感器.通过室内试验探究了该传感器用于水流流速测量和流向初步识别的可行性,以及加热功率对测量结果的影响.研究结果表明:AH-FBG传感器中6个光纤布拉格光栅(FBG)的温度特征值均与水流流速呈负相关关系,温度特征值与水流流速标定公式的拟合度高达0.98,可用于水流流速计算;传感器外部2组FBG可用于初步识别水流方向,利用每组中的具有较小温度特征值的FBG识别潜在迎水区,2个潜在迎水区的交集范围即为实际流向的范围;温度特征值增量与加热功率呈线性正相关关系,在一定范围内提高加热功率能够增强AH-FBG传感器对水流速度测量和流向识别的灵敏性.
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关键词
水流流速
流向
主动
加热
光纤
布拉格
光栅
法
温度特征值
加热
功率
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职称材料
基于AHFO-FBG的黄土含水率不同率定方法对比分析
被引量：
1
3
作者
程伟
孙梦雅
+3 位作者
徐洪兵
施斌
郭君仪
刘洁
《工程地质学报》
CSCD
北大核心
2023年第3期1073-1083,共11页
主动加热光纤布拉格光栅法(Actively Heated Fiber-Optic method based on Fiber Bragg grating method,AHFO-FBG method)因具有体积小、测温精度高、准分布式测量、抗电磁干扰、耐腐蚀等优点,近年来成为含水率测量技术的研究热点。研...
主动加热光纤布拉格光栅法(Actively Heated Fiber-Optic method based on Fiber Bragg grating method,AHFO-FBG method)因具有体积小、测温精度高、准分布式测量、抗电磁干扰、耐腐蚀等优点,近年来成为含水率测量技术的研究热点。研究该技术的率定方法对提高含水率测量的精准性和适用性是十分关键的,但现有研究中均未涉及到此内容。因此,本文采用自主研发的AHFO-FBG传感器对黄土开展了一系列率定试验,研究了ΔT_(max)和ΔT_(cum)两种率定方法的含水率率定结果,对此两种方法进行了对比分析。同时,进一步探究了不同加热时长和不同加热功率对ΔT_(max)法和ΔT_(cum)法率定结果的影响。研究结果表明:ΔT_(max)和ΔT_(cum)法均可得到良好的含水率率定结果,ΔT_(max)法的RMSE比ΔT_(cum)法高0.001 m^(3)·m^(-3),ΔT_(cum)法的测量优势不是很显著。在相同加热功率下,ΔT_(max)法和ΔT_(cum)法均在较短加热时间下的测量误差较小,且加热时间越短,ΔT_(cum)法较ΔT_(max)法的优势越明显;在相同加热时间下,低功率(5~10 W·m^(-1))时ΔT_(max)法的RMSE较小,高功率(15~35 W·m^(-1))时ΔT_(cum)法的RMSE较小,且适当的增加热功率有助于减少含水率率定误差。研究成果为AHFO-FBG技术实现土体含水率的精确测量和进一步应用提供了依据。
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关键词
主动
加热
光纤
布拉格
光栅
(AHFO-FBG)法
最大温升值法(ΔT_(max))
累积温升值法(ΔT_(cum))
加热
时间和功率
误差分析
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职称材料
题名
下蜀土降雨入渗光纤感测及渗透系数估算研究
1
作者
李杰
朱鸿鹄
吴冰
刘喜凤
王家琛
曹鼎峰
施斌
机构
南京大学地球科学与工程学院
南京大学(苏州)高新技术研究院
中国长江三峡集团雄安分公司
中山大学土木工程学院
出处
《工程地质学报》
CSCD
北大核心
2024年第2期601-611,共11页
基金
国家自然科学基金项目(资助号:42225702)
江苏省自然科学基金项目(资助号:BK20211086)
国家重点研发计划课题(资助号:2023YFF1303501)。
文摘
下蜀土中裂隙较为发育,在降雨时入渗能力强,因此容易诱发浅层滑坡等灾害。为了研究下蜀土的降雨入渗特征,本文采用主动加热光纤光栅(AH-FBG)法开展了地基土水分分布及其动态变化的原位监测研究。基于监测数据,掌握了冬季和夏季土体体积含水率的时空分布特征,并计算得到降雨事件的降雨入渗量及入渗补给系数。在此基础上,通过稳态法计算获取了原位下蜀土的非饱和渗透系数,并与间接法估算值进行比较。结果表明:将AH-FBG法应用于下蜀土含水率的原位监测具有可行性,其中5 cm深度的均方根误差较大,为0.0252 m^(3)·m^(-3),主要受到浅层土体和空气的热量交换作用以及土体裂隙的影响,其余深度均不超过0.01 m^(3)·m^(-3)。原位监测系统对降雨入渗和蒸发作用引起的含水率变化均具有良好的响应。无论是冬季还是夏季,由稳态法计算得到的原位非饱和渗透系数均大于间接法估算值,表明下蜀土中的裂隙为降雨入渗提供了优先渗流通道。
关键词
下蜀土
主动加热光纤光栅
水分迁移
体积含水率
非饱和渗透系数
降雨入渗
Keywords
Xiashu soil
Actively heated fiber Bragg grating(AH-FBG)
Water migration
Volumetric water content
Unsaturated permeability coefficient
Rainfall infiltration
分类号
P642 [天文地球—工程地质学]
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职称材料
题名
AH-FBG水流流速传感器研制与试验研究
被引量：
1
2
作者
孙梦雅
施斌
张婉玲
刘瑾
魏广庆
韩贺鸣
井淼
机构
河海大学地球科学与工程学院
南京大学地球科学与工程学院
苏州南智传感科技有限公司
出处
《东南大学学报（自然科学版）》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第5期876-885,共10页
基金
国家自然科学基金资助项目(42030701,42307189)。
文摘
为了解决当前水流流速传感器易受电磁干扰、集成困难的问题,基于主动加热光纤布拉格光栅(AH-FBG)技术和热对流原理,研制了一种能够用于水流流速测量及流向初步识别的AH-FBG传感器.通过室内试验探究了该传感器用于水流流速测量和流向初步识别的可行性,以及加热功率对测量结果的影响.研究结果表明:AH-FBG传感器中6个光纤布拉格光栅(FBG)的温度特征值均与水流流速呈负相关关系,温度特征值与水流流速标定公式的拟合度高达0.98,可用于水流流速计算;传感器外部2组FBG可用于初步识别水流方向,利用每组中的具有较小温度特征值的FBG识别潜在迎水区,2个潜在迎水区的交集范围即为实际流向的范围;温度特征值增量与加热功率呈线性正相关关系,在一定范围内提高加热功率能够增强AH-FBG传感器对水流速度测量和流向识别的灵敏性.
关键词
水流流速
流向
主动
加热
光纤
布拉格
光栅
法
温度特征值
加热
功率
Keywords
water flow velocity
flow direction
actively heated fiber Bragg grating(AH-FBG)method
temperature characteristic value
heating power
分类号
TU411.2 [建筑科学—岩土工程]
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职称材料
题名
基于AHFO-FBG的黄土含水率不同率定方法对比分析
被引量：
1
3
作者
程伟
孙梦雅
徐洪兵
施斌
郭君仪
刘洁
机构
南京大学
中国建筑西南勘察设计研究院有限公司
出处
《工程地质学报》
CSCD
北大核心
2023年第3期1073-1083,共11页
基金
国家自然科学基金重点项目(资助号:42030701)
国家重大科研仪器研制项目(资助号:41427801)。
文摘
主动加热光纤布拉格光栅法(Actively Heated Fiber-Optic method based on Fiber Bragg grating method,AHFO-FBG method)因具有体积小、测温精度高、准分布式测量、抗电磁干扰、耐腐蚀等优点,近年来成为含水率测量技术的研究热点。研究该技术的率定方法对提高含水率测量的精准性和适用性是十分关键的,但现有研究中均未涉及到此内容。因此,本文采用自主研发的AHFO-FBG传感器对黄土开展了一系列率定试验,研究了ΔT_(max)和ΔT_(cum)两种率定方法的含水率率定结果,对此两种方法进行了对比分析。同时,进一步探究了不同加热时长和不同加热功率对ΔT_(max)法和ΔT_(cum)法率定结果的影响。研究结果表明:ΔT_(max)和ΔT_(cum)法均可得到良好的含水率率定结果,ΔT_(max)法的RMSE比ΔT_(cum)法高0.001 m^(3)·m^(-3),ΔT_(cum)法的测量优势不是很显著。在相同加热功率下,ΔT_(max)法和ΔT_(cum)法均在较短加热时间下的测量误差较小,且加热时间越短,ΔT_(cum)法较ΔT_(max)法的优势越明显;在相同加热时间下,低功率(5~10 W·m^(-1))时ΔT_(max)法的RMSE较小,高功率(15~35 W·m^(-1))时ΔT_(cum)法的RMSE较小,且适当的增加热功率有助于减少含水率率定误差。研究成果为AHFO-FBG技术实现土体含水率的精确测量和进一步应用提供了依据。
关键词
主动
加热
光纤
布拉格
光栅
(AHFO-FBG)法
最大温升值法(ΔT_(max))
累积温升值法(ΔT_(cum))
加热
时间和功率
误差分析
Keywords
Active Heated Fiber Optical method
Maximum temperature rise method(ΔT max)
Cumulative temperature rise method(ΔT cum)
Heating time and power
Error analysis
分类号
TU411 [建筑科学—岩土工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
下蜀土降雨入渗光纤感测及渗透系数估算研究
李杰
朱鸿鹄
吴冰
刘喜凤
王家琛
曹鼎峰
施斌
《工程地质学报》
CSCD
北大核心
2024
0
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职称材料
2
AH-FBG水流流速传感器研制与试验研究
孙梦雅
施斌
张婉玲
刘瑾
魏广庆
韩贺鸣
井淼
《东南大学学报（自然科学版）》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023
1
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下载PDF
职称材料
3
基于AHFO-FBG的黄土含水率不同率定方法对比分析
程伟
孙梦雅
徐洪兵
施斌
郭君仪
刘洁
《工程地质学报》
CSCD
北大核心
2023
1
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职称材料
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