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分布式光纤传感技术在采煤塌陷残余变形监测上的应用 被引量：6
1
作者 方星 刘建奎 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2016年第2期260-264,共5页
文章针对采煤塌陷区深部岩土体分层变形监测的难题,介绍了分布式光纤感测技术原理及测试方法,并通过工程试验,验证了该方法应用于采空区残余变形监测的可行性。结果表明:分布式光纤感测技术应用于采煤塌陷残余变形具有明显的优势,不仅... 文章针对采煤塌陷区深部岩土体分层变形监测的难题,介绍了分布式光纤感测技术原理及测试方法,并通过工程试验,验证了该方法应用于采空区残余变形监测的可行性。结果表明:分布式光纤感测技术应用于采煤塌陷残余变形具有明显的优势,不仅可以监测地层的沉降变形大小,还可以精确定位深部变形岩层的层位和深度;根据光纤应变测试曲线可对被测岩土层进行分层,划分出采煤塌陷"三带",即冒落带、导水裂隙带和弯曲沉降带。 展开更多
关键词 分布式光纤感测技术 采煤塌陷 残余变形 沉降 煤层三带
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基于密集分布式光纤光栅感测技术的基坑底部隆起研究 被引量：8
2
作者 刘凯文 王源 +2 位作者 吴静红 陈明银 顾盛 《煤炭科技》 2021年第1期102-108,共7页
依托上海地铁轨道交通某地铁站工程,采用密集分布式光纤光栅感测技术(FBG)对深基坑开挖中坑内土体隆起、基坑上部结构沉降和中心立柱桩变形问题进行了研究,建立了基坑隆起剖面的光纤监测系统,获得基坑底部土体多场多参量随时空的变化。... 依托上海地铁轨道交通某地铁站工程,采用密集分布式光纤光栅感测技术(FBG)对深基坑开挖中坑内土体隆起、基坑上部结构沉降和中心立柱桩变形问题进行了研究,建立了基坑隆起剖面的光纤监测系统,获得基坑底部土体多场多参量随时空的变化。监测结果表明:FBG监测技术可以实现基坑开挖全过程的监测,能够获取从下到上不同深度处的土体的隆起量。基坑在开挖后,由于卸荷与土体的应力释放,底部土体的隆起会呈现中间大两侧小的现象,上部结构监测中也验证了这一点,布设在混泥土支撑上与中心立柱同一竖直方向的静力水准相较于两侧的静力水准产生了相对的隆起量。研究成果为实现基坑隆起的智能监测提供了技术支持,为基坑开挖的安全评价提供了参考依据。 展开更多
关键词 深基坑开挖 基坑隆起 密集分布式光纤光栅感测技术
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地面沉降分布式光纤监测土–缆耦合性分析 被引量：30
3
作者 张诚成 施斌 +1 位作者 朱鸿鹄 魏广庆 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期1670-1678,共9页
地层、钻孔回填材料和传感光缆之间的耦合性是决定地面沉降钻孔全剖面分布式光纤监测精度的关键因素。提出了地层-钻孔回填材料-传感光缆耦合性的明确定义和地层变形光纤监测数据有效性的评价方法。地层、回填材料和传感光缆达到完全耦... 地层、钻孔回填材料和传感光缆之间的耦合性是决定地面沉降钻孔全剖面分布式光纤监测精度的关键因素。提出了地层-钻孔回填材料-传感光缆耦合性的明确定义和地层变形光纤监测数据有效性的评价方法。地层、回填材料和传感光缆达到完全耦合应满足两个条件:地层-回填材料界面与回填材料-传感光缆界面剪应力均不能超过其抗剪强度;地层应变能有效地传递至纤芯。提出了回填材料与传感光缆处于黏结状态的临界围压与临界深度;传感光缆弹性模量、半径或最大应变梯度越小,则临界围压或深度也越小;当回填材料、传感光缆及其界面参数确定时,临界围压或深度仅与最大应变梯度有关。基于经典应变传递模型与Goodman假设建立了地层-钻孔回填材料-传感光缆应变传递模型,并研究了传感光缆、回填材料以及地层性质对应变传递特性的影响,结果表明:传感光缆半径和弹性模量、钻孔半径、地层剪切模量越小,或回填材料剪切模量、地层-回填材料界面黏结系数越大,则应变传递性能越好;围压对应变传递特性的影响则取决于回填材料与地层参数之间的相对关系。最后,采用苏州盛泽地面沉降光纤监测数据验证了该评价方法的有效性。研究结果为钻孔地层剖面的全剖面、精细化分布式光纤监测提供了理论依据。 展开更多
关键词 地层变形 分布式光纤感测技术 耦合性 界面抗剪强度 应变传递
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断层破碎带隧道围岩变形监测技术及应用
4
作者 陈绍恺 蔡海兵 +3 位作者 姚方兴 李子祥 袁助 潘鑫 《低温建筑技术》 2025年第1期105-109,共5页
确定围岩松动圈的范围是保障隧道工程安全的重要工作之一,与传统监测技术相比,BOTDR分布式光纤感测技术对环境适应性强,且更为耐久便携。文中以芜黄高速雾岭头公路隧道工程为依托,介绍了BOTDR分布式光纤感测技术原理及具体监测方法,通... 确定围岩松动圈的范围是保障隧道工程安全的重要工作之一,与传统监测技术相比,BOTDR分布式光纤感测技术对环境适应性强,且更为耐久便携。文中以芜黄高速雾岭头公路隧道工程为依托,介绍了BOTDR分布式光纤感测技术原理及具体监测方法,通过最终监测数据确定所选隧道断面围岩松动圈范围。结果表明BOTDR分布式光纤感测技术能够十分高效的对隧道围岩变形进行监测,并确定出围岩松动圈大致范围在3~4 m区间内,它在隧道围岩监测方面具有一定优势。此监测方法能够适用于多种隧道工况,为类似工程施工提供依据。 展开更多
关键词 围岩松动圈 BOTDR分布式光纤感测技术 断层破碎带 隧道围岩变形
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钻孔回填料与直埋式应变传感光缆耦合性研究 被引量：26
5
作者 张诚成 施斌 +3 位作者 刘苏平 顾凯 张磊 魏广庆 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第11期1959-1967,共9页
钻孔回填料与直埋式应变传感光缆之间的耦合性,是决定分布式光纤感测（DFOS）技术能否利用一个钻孔精细化监测钻孔地层剖面变形分布的关键。利用自主研制的可控围压光缆–土体相互作用特性试验装置,探究了0～1.6MPa围压下传感光缆与松... 钻孔回填料与直埋式应变传感光缆之间的耦合性,是决定分布式光纤感测（DFOS）技术能否利用一个钻孔精细化监测钻孔地层剖面变形分布的关键。利用自主研制的可控围压光缆–土体相互作用特性试验装置,探究了0～1.6MPa围压下传感光缆与松填砂土以及击实砂–黏混合土之间的耦合性。试验与理论分析结果表明：在拉拔状态下,光缆–土体界面呈现渐进性破坏特征;在低围压下,光缆轴向应变随拉拔位移的增大而增大,且不断向光缆尾部传递;在高围压下,应变的扩展与传递被限制在很小的范围内;理想弹–塑性拉拔模型可较好地描述光缆–土体界面的渐进性破坏特性。提出采用光缆–土体耦合系数ζc–s定量描述光缆与土体之间的耦合性,将10000με下的ζc–s值作为评价长期监测条件下两者耦合性的指标,并根据0.5,0.75,0.9三个ζc–s值将两者的耦合性分为强、较强、较弱以及弱4类。一定围压下,光缆与土体具有强耦合性;对于松填砂土与击实砂–黏混合土,该临界围压值分别为0.55 MPa与0.17 MPa。以苏州盛泽地面沉降为例,分析了钻孔回填料与传感光缆之间的耦合性,结果表明：距地表约16 m深度以内两者具有较强耦合性;而约16m深度以下两者具有强耦合性,传感光缆的应变数据可准确反映地层的变形。这一研究成果为DFOS技术应用于钻孔剖面地面沉降监测提供了坚实的理论依据。 展开更多
关键词 地面沉降监测 钻孔回填料 传感光缆 围压 界面效应 分布式光纤感测技术
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DFOS在矿山工程安全开采监测中的研究进展 被引量：22
6
作者 程刚 王振雪 +4 位作者 施斌 朱鸿鹄 李刚强 张平松 魏广庆 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期2923-2949,共27页
近几十年来,国内外矿山科研人员围绕“如何精准高效保障矿山安全开采”进行了大量的探索研究,通过经验观察、理论计算、数值模拟和室内外试验,在安全开采监测新方法、新技术和新应用等方面取得了一批重要成果,推动了我国矿山工程安全开... 近几十年来,国内外矿山科研人员围绕“如何精准高效保障矿山安全开采”进行了大量的探索研究,通过经验观察、理论计算、数值模拟和室内外试验,在安全开采监测新方法、新技术和新应用等方面取得了一批重要成果,推动了我国矿山工程安全开采监测技术的不断进步和监测理论的不断完善。分布式光纤感测技术因具有全分布、高精度、实时性、大范围和抗干扰等优势,已成为当前矿山工程监测及应用领域的研究焦点。以我国当前煤炭开采面临的客观问题为背景,重点对采动覆岩变形破坏这一矿山工程安全开采核心问题的研究方法进行了系统性评述,从技术原理、传感器选型与系统布设等方面详细介绍了几种典型的分布式光纤感测技术(FBG,UWFBG,OTDR,BOTDR,BOTDA,BOFDA,DAS)的特点及其在矿山工程中的适用场景,并结合矿山工程安全开采监测要求进行了光纤传感器选型、仪器设备选型和监测系统设计的对比分析,总结了DFOS技术在当前矿山工程采动覆岩变形破坏、采动断层活化、煤柱稳定性、支承压力、破碎带注浆效果评价、井筒变形、采空区地面沉降、含水层压力、帷幕墙变形、露天矿边坡与光纤微震以及矿山温度监测与隐形火灾探测等重点方向中的应用进展,概述性地对矿山各应用方向中的理论与技术难点进行了梳理,探究了矿山工程安全开采监测技术的发展趋势,对DFOS技术在矿山工程安全开采监测中面临的覆岩变形破坏与光缆数据互馈作用、感测光纤与岩土体耦合性能、海量光纤感测数据的人工智能算法、覆岩变形破坏的光纤监测表征方法、矿山大变形监测的光纤适用性、多源多场监测系统的构建方法、技术应用的规范化与标准化等关键问题和挑战进行了论述,并结合监测数据响应特征、光缆岩土体耦合性能、光纤数据的人工智能算法与表征方法、智慧化全程监控多源多场监测等应用提出了相应的对策。 展开更多
关键词 矿山工程 安全开采监测 分布式光纤感测技术 应用进展 挑战与对策
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基于DFOS的船闸水工结构监测研究
7
作者 宋占璞 方海东 +2 位作者 张丹 施斌 葛锋 《水利水电技术》 CSCD 北大核心 2014年第9期35-38,共4页
基于分布式光纤感测(DFOS)在大型工程结构监测方面的技术优势,将其应用于船闸水工结构的安全健康监测中,运用以布里渊光时域分析(BOTDA)和布拉格光纤光栅(FBG)应变感测技术对船闸闸首和闸室结构在施工中的应力、应变过程进行了监测;运... 基于分布式光纤感测(DFOS)在大型工程结构监测方面的技术优势,将其应用于船闸水工结构的安全健康监测中,运用以布里渊光时域分析(BOTDA)和布拉格光纤光栅(FBG)应变感测技术对船闸闸首和闸室结构在施工中的应力、应变过程进行了监测;运用以光时域反射(OTDR)和拉曼散射光纤感测技术为原理的ROTDR系统对船闸闸首底板浇筑过程中混凝土水化热的释放进行了监测,并由此对应变监测结果进行了温度补偿。根据监测结果,综合分析了混凝土水化热释放过程和上部荷载双重作用下船闸闸首结构内部混凝土和钢筋的应力、应变过程,并验证了分布式光纤感测技术在船闸等大型水工结构施工安全监测中的可行性。 展开更多
关键词 船闸工程 分布式光纤感测技术 混凝土 结构监测
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基于Si-DTS的砂性土渗流量监测试验研究
8
作者 杨杰 王赵汉 +1 位作者 程琳 李炎隆 《水利水电技术》 北大核心 2019年第7期168-173,共6页
为了改善分布式光纤在监测砂性土渗流时存在的对周围土体温差较小、渗流量较小的地方无法监测,以及测量精度低等不足,提出了一种基于硅橡胶加热光缆的分布式温度光纤感测技术(Si-DTS)。首先分析了该监测方法的基本原理;然后,设计了砂性... 为了改善分布式光纤在监测砂性土渗流时存在的对周围土体温差较小、渗流量较小的地方无法监测,以及测量精度低等不足,提出了一种基于硅橡胶加热光缆的分布式温度光纤感测技术(Si-DTS)。首先分析了该监测方法的基本原理;然后,设计了砂性土渗流模拟试验装置,并对砂性土中不同渗流量下的渗流场进行了室内试验。通过试验确定了Si-DTS实测温度与渗流量之间存在的线性关系,证明了采用硅橡胶加热光缆能够有效地提高DTS监测的敏感性,可实现结构渗流量的分布式监测。后续又设计了模拟渗流装置以及监测方案,对砂性土中不同渗流量进行了模拟试验研究,得到了温度介值与渗流量之间的相关性。最终,提出了砂性土中渗流量定量监测的方法。 展开更多
关键词 渗流量 分布式温度光纤感测技术 硅橡胶加热带 砂性土
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