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基于光纤监测的锚杆锚固应力分析与应用研究
1
作者 王毅 范劲松 +5 位作者 肖海 袁强 张孟军 张丁丁 黄文祥 李红 《矿业安全与环保》 北大核心 2025年第3期107-115,共9页
以龙滩煤矿3103运输巷为工程背景,引入光纤传感技术作为监测手段,研究锚杆支护的应力变化。首先,根据光纤与锚杆间的界面应变传递理论分析得出应变传递系数平均值为0.879,并用于解调光纤监测数据;然后,设计不同围岩压力下的光纤锚杆拉... 以龙滩煤矿3103运输巷为工程背景,引入光纤传感技术作为监测手段,研究锚杆支护的应力变化。首先,根据光纤与锚杆间的界面应变传递理论分析得出应变传递系数平均值为0.879,并用于解调光纤监测数据;然后,设计不同围岩压力下的光纤锚杆拉拔试验,利用BOTDA监测光纤锚杆在锚固剂凝固过程中及拉拔试验中的应变,监测结果显示光纤能够精准监测到微小应变及应变变化速率,进而分析不同围岩压力与拉拔力在锚杆长度上的应变表征显现;最后,将试验成果应用于工程现场,结果表明光纤传感器在监测周期内能够更好地识别锚杆支护中的异常数据。研究成果可为深部开采环境下巷道锚杆支护监测体系优化提供新思路与新方法。 展开更多
关键词 光纤传感技术 光纤锚杆 拉拔试验 BOTDA 应变监测
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厚松散层下区域注浆改造地层扰动变形特征研究
2
作者 张平松 程晋全 +1 位作者 许时昂 吴海波 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第1期246-258,共13页
通过地面高压注浆实施区域治理是厚松散承压含水层下煤炭安全开采的主要防治措施之一,然而高压注浆过程造成上覆地层移动变形,诱发地表局部隆起、矿区建(构)筑物偏斜等问题,是区域注浆改造安全施工备受关注的重点。以安徽某矿120501工... 通过地面高压注浆实施区域治理是厚松散承压含水层下煤炭安全开采的主要防治措施之一,然而高压注浆过程造成上覆地层移动变形,诱发地表局部隆起、矿区建(构)筑物偏斜等问题,是区域注浆改造安全施工备受关注的重点。以安徽某矿120501工作面上覆顶板富水砂岩层注浆改造为工程背景,基于COMSOLMultiphysics有限元方法开展数值模拟,研究高压注浆前后对上覆地层作用过程及其时序演化特征,同时构建了分布式光纤全断面监测系统,获得了上覆地层不同深度地层形变响应特征及对地表扰动影响。结果表明:区域高压注浆过程可划分为“充填—扩散—扰动”3个阶段,充填过程对上覆地层基本无扰动影响,扩散过程对上覆地层影响主要表现为水平扰动,进入扰动阶段对上覆地层影响则表现为垂向位移变化。注浆改造过程对地层扰动影响呈现Logistic曲线增长趋势,其扰动影响主要作用在厚松散层下部,在相对隔水层段以竖向拱起为主,在相对含水层段表现为层内压缩。全断面监测结果表明注浆全过程地层形变特征为非线性分布,砂质黏土层与粉砂层为其主要形变贡献层。全断面监测结果与数值模拟结果具备较好的一致性,成果可为东部厚松散层覆盖矿区煤矿安全开采以及区域注浆诱发次生灾害防治工作开展提供思路和实践参考。 展开更多
关键词 注浆改造 地层变形 分布式光纤 钻孔监测 厚松散层
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分布式光纤传感器在大体积混凝土筏板基础中的耦合性能研究
3
作者 侯公羽 张世欧 +3 位作者 崔迪 陈宏波 毕立原 尚宇豪 《岩土力学》 北大核心 2025年第4期1310-1322,共13页
大量的岩土工程例如大体积混凝土结构需要分布式的裂缝监测,光纤监测技术可以实现分布式监测。为了探究分布式光纤与大体积混凝土的耦合性能,开展了理论分析、数值模拟和室内试验研究,并在大体积混凝土筏板基础中进行了应用。结果表明:... 大量的岩土工程例如大体积混凝土结构需要分布式的裂缝监测,光纤监测技术可以实现分布式监测。为了探究分布式光纤与大体积混凝土的耦合性能,开展了理论分析、数值模拟和室内试验研究,并在大体积混凝土筏板基础中进行了应用。结果表明:基于剪切滑移理论建立的光纤在受压状态下的应变传递模型能够实现对光纤应变传递效率的精确量化,并采用数值模拟验证了该模型的准确性和可靠性。通过对钢筋混凝土梁采用不同的光纤布置方法,并进行三分点分级加载试验,研究了不同布置方式下光纤与混凝土的耦合性能,结果显示沿箍筋垂直方向布设光纤与混凝土具有更好的耦合效果。大体积混凝土筏板基础的现场光纤监测应用研究表明,光纤传感器与大体积混凝土结构具有良好的耦合性能,准确监测到了筏板基础浇筑后各关键区域的应变演化过程与规律。研究成果为分布式光纤技术监测岩土工程结构的变形提供了理论基础和关键技术。 展开更多
关键词 分布式光纤传感技术 耦合性能 应变传递机制 大体积混凝土筏板基础应变监测
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基于DT-CWT-LMS算法的煤矿井筒光纤监测数据自适应降噪研究
4
作者 李子祥 蔡海兵 +1 位作者 程桦 侯公羽 《防灾减灾工程学报》 北大核心 2025年第1期158-168,共11页
为了解决在煤矿立井井筒监测现场应用中布里渊光时域反射仪(BOTDR)系统信噪比低的问题,提出了一种基于双树复小波变换(DT-CWT)和改进的LMS算法的组合降噪模型,用于对BOTDR分布式光纤监测信号进行降噪处理。首先,设计了基于双树复小波变... 为了解决在煤矿立井井筒监测现场应用中布里渊光时域反射仪(BOTDR)系统信噪比低的问题,提出了一种基于双树复小波变换(DT-CWT)和改进的LMS算法的组合降噪模型,用于对BOTDR分布式光纤监测信号进行降噪处理。首先,设计了基于双树复小波变换分解原始信号,并使用样本熵作为目标函数自动选择最优小波分解层数的模型,随后,使用LMS算法计算原始信号的自适应降噪阈值,并通过优化双曲余弦函数来改进LMS算法的收敛速度和收敛性。为了验证所提出算法的有效性,进行了BOTDR温度信号降噪实验,最后,依托山东省郭屯煤矿井筒监测项目,使用DT-CWT-LMS算法对光纤监测信号进行了降噪研究。实验结果表明,DT-CWT-LMS算法的降噪效果明显优于传统的小波阈值降噪方法,平均SNR指标提高了32.03%,平均RMSE降低了33.2%;现场研究结果表明,经过降噪后信号的样本熵平均降低幅度为64.75%,与光纤光栅传感器的数据对比相差在5%以内,说明信号中的背景噪声得到了有效的抑制。该研究为BOTDR技术在煤矿立井监测中应用提供了一种有效的信号降噪方法。 展开更多
关键词 井筒监测 信号降噪 分布式光纤技术 小波分析
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基于光纤传感技术的海洋结构冰力传感器研发及应用
5
作者 李伟 呼文佳 +3 位作者 张伟明 贾帅 王欣 张大勇 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第20期8571-8582,共12页
因传统的冰力测量方法存在稳定性和可靠性的局限,而光纤传感技术具有高灵敏度和抗干扰能力,研发了一种基于光纤传感技术的冰力传感器,并评估其在海洋结构现场应用中的有效性。基于光纤传感技术的基本原理和冰力传感器的设计要求,详细描... 因传统的冰力测量方法存在稳定性和可靠性的局限,而光纤传感技术具有高灵敏度和抗干扰能力,研发了一种基于光纤传感技术的冰力传感器,并评估其在海洋结构现场应用中的有效性。基于光纤传感技术的基本原理和冰力传感器的设计要求,详细描述了传感器的研究、设计与安装过程,包括弹性元件的设计计算、光纤传感器的选择与布置、以及数据采集系统的构建,以确保满足冰力测量的精度要求,并在渤海北部海域的观测站进行一个冬季现场冰力测量。成功收集并分析现场冰力数据,评估了传感器的实际监测效果。实验结果表明:该系统在实际应用中表现出良好的稳定性和可靠性,所研发的光纤冰力传感器为海洋工程现场的冰力测量提供了新的可靠技术手段,为进一步的结构健康监测研究奠定了基础。 展开更多
关键词 光纤传感技术 冰力传感器 现场冰力测量 极值静冰力
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基于BOTDA的路基掏空监测传感器设计与性能测试
6
作者 谭春汛 刘婉秋 +1 位作者 孔维姗 刘大聪 《仪表技术与传感器》 北大核心 2025年第5期21-25,共5页
为实现对路基掏空问题的有效监测,文中基于分布式光纤传感技术,设计了一种路基掏空监测传感器。该传感器适用于在水泥混凝土或无机结合料稳定基层下方监测路基掏空,考虑施工环境和道路监测的复杂性,利用变形块和光纤伸缩控制弹簧的组合... 为实现对路基掏空问题的有效监测,文中基于分布式光纤传感技术,设计了一种路基掏空监测传感器。该传感器适用于在水泥混凝土或无机结合料稳定基层下方监测路基掏空,考虑施工环境和道路监测的复杂性,利用变形块和光纤伸缩控制弹簧的组合有效防止了光纤局部断裂,延长传感器使用寿命。为了研究所设计传感器的性能,开展了精度及量程范围的测试和室内模拟监测试验,验证了其在路基掏空监测中的稳定性、耐用性和可靠性。 展开更多
关键词 道路健康监测 路基掏空 道路病害 分布式光纤传感器 布里渊光时域分析技术
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分布式光纤传感技术在水力压裂中的研究进展 被引量：4
7
作者 卢聪 李秋月 郭建春 《油气藏评价与开发》 CSCD 北大核心 2024年第4期618-628,共11页
分布式光纤传感技术作为最新的水力压裂监测技术,应用于各大油田的水力压裂过程中,并且能够实现实时监测,已取得了显著的应用效果。为使业界进一步了解不同类型传感技术的基本原理、理论模型研究进展、现场应用情况,从分布式光纤温度传... 分布式光纤传感技术作为最新的水力压裂监测技术,应用于各大油田的水力压裂过程中,并且能够实现实时监测,已取得了显著的应用效果。为使业界进一步了解不同类型传感技术的基本原理、理论模型研究进展、现场应用情况,从分布式光纤温度传感技术和声波传感技术在水力压裂过程中的监测基本原理出发,系统总结了各类传感技术的理论模型研究进展和在产液剖面、裂缝扩展形态监测等方面的应用现状,最后提出了未来分布式光纤传感技术的发展方向。研究结果表明:①分布式光纤传感技术可以利用温度或者声波信号转换得到周围环境温度或应变的变化情况,从而实现水力压裂过程中的实时监测;②与分布式光纤声波传感技术相比,温度传感技术的相关理论模型相对较为成熟,能够实现产液剖面及裂缝形态的相关计算;③分布式光纤传感技术主要用于水力压裂过程中压裂液的注入、裂缝扩展等方面的监测。结论认为:分布式光纤传感技术可以有效地推动中国非常规储层的勘探和开发,同时提高水力压裂效果评价技术水平,这对中国油气行业的可持续发展具有重要推动作用。 展开更多
关键词 分布式光纤传感技术 温度传感技术 声波传感技术 水力压裂监测 产液剖面 裂缝扩展
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保护层开采下伏煤岩应力释放与卸压程度识别 被引量：2
8
作者 柴敬 兰浩 +11 位作者 马晨阳 张丁丁 雷武林 郑忠友 朱磊 韩刚 解嘉豪 孙凯 陈云民 丁国利 缪小冬 张有志 《煤炭学报》 CSCD 北大核心 2024年第S2期553-564,共12页
保护层开采是防治煤矿冲击地压灾害的有效方法之一,其下伏煤岩的卸压程度衡量是关键,提出了以应力释放率为指标的卸压程度判别方法。通过弹塑性力学理论建立了底板力学模型,给出底板任意一点的应力释放率计算式;结合滑移线场理论,分析... 保护层开采是防治煤矿冲击地压灾害的有效方法之一,其下伏煤岩的卸压程度衡量是关键,提出了以应力释放率为指标的卸压程度判别方法。通过弹塑性力学理论建立了底板力学模型,给出底板任意一点的应力释放率计算式;结合滑移线场理论,分析了工作面推进过程中底板的力学状态及破坏形式;运用数值模拟计算获得了底板沿工作面走向及倾向的应力释放率分布规律,并与应力释放率计算式相比较,2者的分布曲线具有较好的一致性;采用分布式光纤及光纤光栅监测技术,以葫芦素煤矿2^(-1)煤21104工作面底板不同深度的应力监测结果分析应力释放的规律。结果表明:受煤层开采及底臌影响,底板5m范围内的应力扰动较为剧烈,应力释放率表现出了不规律性;获得了底板不同深度的应力释放率峰值及平稳值。依据应力释放率分布曲线,揭示了卸压程度与底板深度、回采工作面推进距离的变化规律,得出相比浅部岩层,底板深部岩层的应力恢复速率更快、所需时间更短。保护层开采下伏煤岩在底板10、20、30m处,卸压程度最大可达44%、64%及85%,而随着底板应力的逐渐恢复,最终达到56%、72%及89%,且卸压程度由卸压前期到后期的过程中,其底板的卸压角及卸压范围逐渐增大。研究结果对保护层开采底板卸压识别、指导保护层合理开采具有重要的理论和实践意义。 展开更多
关键词 保护层开采 冲击地压 应力释放率 光纤监测技术 卸压程度
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长距离输水管道自动化监控系统的设计与研究
9
作者 李大可 王琪 +1 位作者 李玉超 李晓彤 《水利水电技术（中英文）》 北大核心 2024年第S01期324-329,共6页
为实现提高长距离输水管道远程调度、智能监控及安全监测之目的,本文在南水北调“北三县”供水工程中引入自动监控、视频监控、分布式光纤传感技术及智能井盖监测技术,并重点介绍了综合管控平台应用管理中管网漏损监测子系统与智能井盖... 为实现提高长距离输水管道远程调度、智能监控及安全监测之目的,本文在南水北调“北三县”供水工程中引入自动监控、视频监控、分布式光纤传感技术及智能井盖监测技术,并重点介绍了综合管控平台应用管理中管网漏损监测子系统与智能井盖监测子系统的工作原理。在综合管控信息化平台大数据的支撑下,实现了对供水工程内全要素及供水调度管理全过程的精准化、智能化监控,特别是,解决了长距离管网漏损的预警监测、故障定位及阀井井盖的实时状态监测、有限空间监控,对于供水工程的安全运行具有重大意义。 展开更多
关键词 自动化监控 长距离输水管道 管网漏损 分布式光纤安全预警技术 智能井盖监测技术
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边坡全维度监测技术与模型试验研究 被引量：6
10
作者 程刚 张昊宇 +2 位作者 朱鸿鹄 施斌 吴静红 《高校地质学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期207-217,共11页
中国是世界上地质灾害最严重的国家之一,其中滑坡常年位于各类地质灾害首位,因此对滑坡灾害进行深层次的研究至关重要。边坡工程常常会受到人类工程活动与自然地质作用叠加效应的影响,从而增加了对边坡变形失稳机理的科学认知难度。为... 中国是世界上地质灾害最严重的国家之一,其中滑坡常年位于各类地质灾害首位,因此对滑坡灾害进行深层次的研究至关重要。边坡工程常常会受到人类工程活动与自然地质作用叠加效应的影响,从而增加了对边坡变形失稳机理的科学认知难度。为精准掌握边坡状态信息与变形失稳过程,可通过建立全维度的监测体系以实现边坡状态信息的动态解译与表征,据此获得更加精准、可靠、直观的边坡稳定性评价依据。文章围绕边坡破坏模式及典型边坡监测技术,在厘清边坡变形演化过程的基础上,对边坡“天—空—地—体”一体化监测技术体系进行了全面分析;概述性总结了基于DFOS的边坡监测技术,重点阐述了基于DFOS的边坡多源多场监测研究思路与实施路径;系统性梳理了基于典型监测技术与DFOS技术的边坡物理模型试验研究过程与结果,以期为开展边坡加固方案设计与防灾减灾控灾提供重要的参考依据。 展开更多
关键词 边坡破坏模式 “天—空—地—体”全维度监测技术 分布式光纤感测技术 多源多场 模型试验
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DT-CWT-LMS自适应降噪模型构建及其在隧道监测工程中的应用 被引量：2
11
作者 李子祥 蔡海兵 +1 位作者 程桦 侯公羽 《隧道建设（中英文）》 CSCD 北大核心 2024年第5期973-983,共11页
针对隧道工程监测现场应用布里渊光时域反射仪(BOTDR)系统存在的问题,提出基于双树复小波变换(DT-CWT)和改进的LMS算法的组合降噪模型,用于对BOTDR分布式光纤监测信号进行降噪处理。首先,基于双树复小波变换算法分解原始信号;然后,使用... 针对隧道工程监测现场应用布里渊光时域反射仪(BOTDR)系统存在的问题,提出基于双树复小波变换(DT-CWT)和改进的LMS算法的组合降噪模型,用于对BOTDR分布式光纤监测信号进行降噪处理。首先,基于双树复小波变换算法分解原始信号;然后,使用样本熵作为目标函数自动选择最优小波分解层数的模型,并基于优化双曲余弦函数改进LMS算法的收敛速度和收敛性;最后,为验证所提出算法的有效性,进行BOTDR温度信号降噪试验。试验结果表明:1)DT-CWT-LMS算法的降噪效果明显优于传统的小波阈值降噪方法,在6个温度梯度上的平均SNR值比WDD、EMT、EMD分别高出43.98%、17.5%、8.4%,平均RMSE值分别降低33.18%、17.14%、9.23%,平均SE值分别降低29.04%、21.17%、20.67%。为验证所提算法在工程现场的有效性,依托北京地铁隧道监测项目,使用DT-CWT-LMS算法对光纤监测信号进行降噪研究,降噪后信号的样本熵平均降低幅为64.03%;2)和常规WDD、EMT、EMD 3种方法相比,DT-CWT-LMS算法在3条光纤上的表现均优于其他3种算法,在1号、2号、3号光纤上的SNR指标比其他3种算法的平均值分别高出22%、38%、27%,说明该算法可作为隧道工程光纤监测信号的一种有效降噪方法。 展开更多
关键词 隧道监测 信号降噪 分布式光纤技术 小波分析
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厚松散层矿区开采沉陷拉伸区域土体内部变形演化规律研究——以淮北孙疃煤矿为例 被引量：1
12
作者 蔡毅 沈华章 +5 位作者 黄厚旭 严家平 蔡国军 蔡永祥 杨博 孙斌杨 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期36-49,共14页
为了研究厚松散层矿区开采沉陷拉伸区域相应土体内部变形演化规律,针对淮北孙疃煤矿10111,沿垂直于工作面推进方向,于拟采空区地表投影区域外侧(拉伸区域)以60 m间隔由近及远布设1~3号竖向钻孔;采煤沉陷过程中基于光纤(1号钻孔)、测斜仪... 为了研究厚松散层矿区开采沉陷拉伸区域相应土体内部变形演化规律,针对淮北孙疃煤矿10111,沿垂直于工作面推进方向,于拟采空区地表投影区域外侧(拉伸区域)以60 m间隔由近及远布设1~3号竖向钻孔;采煤沉陷过程中基于光纤(1号钻孔)、测斜仪(2~3号钻孔)技术开展钻孔变形监测;将煤炭开采引发移动的上覆岩层与松散层所占区域视为变形区,并引入任意厚度地层移动角的概念,分析开采沉陷拉伸区域相应松散层变形演化特征。结果表明:1号钻孔发生应变的最大孔深约157 m,且钻孔深部较浅部先达到活跃期;2、3号钻孔孔口最终累计水平位移量分别为129.8 mm和99.4 mm,最大位移深度分别约为108 m和75 m;2、3号钻孔监测范围内地层从下至上均可分为稳定段、变形区下段、中段与上段;2、3号钻孔从下至上水平位移量总体分布较均匀,每米深钻孔的平均水平位移量分别约为1.2 mm和1.3 mm;2、3号钻孔变形区下段均先于上段达到活跃期,且变形区下段稳定后上段仍有微弱变形;松散层内一定厚度地层,其地层移动角随地层深度的增加而增加,松散层变形区下边界的深度h随着与工作面水平距离l的增加而减小,h与l满足指数函数关系。 展开更多
关键词 厚松散层矿区 拉伸区域 土体内部变形 光纤监测 钻孔测斜
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埋入式应变感测光缆-冻土界面渐进破坏机制研究 被引量：1
13
作者 刘天翔 朱鸿鹄 +2 位作者 吴冰 李豪杰 胡乐乐 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期131-140,共10页
冻胀融沉作用引起的地基土体变形是冻土地区工程建设的典型地质灾害,光纤传感技术为冻土变形的精细化、分布式实时监测提供了重要的技术手段。为探究分布式光纤应变传感在监测冻土变形方面的可行性,利用自主研制的光缆-冻土界面力学特... 冻胀融沉作用引起的地基土体变形是冻土地区工程建设的典型地质灾害,光纤传感技术为冻土变形的精细化、分布式实时监测提供了重要的技术手段。为探究分布式光纤应变传感在监测冻土变形方面的可行性,利用自主研制的光缆-冻土界面力学特性试验仪,探究了不同干密度和初始含水率的冻土试样中缆-土界面的破坏机制。试验结果表明,光纤应变监测结果准确地反映出缆-土界面呈现渐进性破坏特征,应变软化模型能够较好地描述界面的力学特性。在冻结过程中,土体内液态水相变成冰,引起了冻结锋面移动和水分迁移,使得界面的力学特性存在显著的差异性。不同深度处缆-土界面剪应力的演化过程反映了在光缆拉拔过程中与冻土的变形协调状态,表明光缆测量范围、界面耦合性与土体干密度、初始含水率密切相关。该研究为光纤传感技术在寒区冻土地基变形监测中的应用提供了参考。 展开更多
关键词 岩土工程监测 冻胀作用 光缆-冻土界面 渐进性破坏 分布式光纤传感技术
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基于分布式光纤传感技术的北京宋庄地面沉降和地裂缝综合监测 被引量：4
14
作者 沙特 罗勇 +2 位作者 雷坤超 田芳 王新惠 《地质通报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期859-867,共9页
针对地面沉降及地裂缝,传统点式监测技术手段难以实现地质体变形的连续监测,且无法通过地面沉降、地裂缝的综合监测定量分析两者之间的关系。基于钻孔全断面分布式光纤监测技术实现了地面沉降和地裂缝同步监测,根据监测结果对北京宋庄... 针对地面沉降及地裂缝,传统点式监测技术手段难以实现地质体变形的连续监测,且无法通过地面沉降、地裂缝的综合监测定量分析两者之间的关系。基于钻孔全断面分布式光纤监测技术实现了地面沉降和地裂缝同步监测,根据监测结果对北京宋庄地区地下水-地面沉降-地裂缝之间的关系进行了分析。监测结果表明,宋庄地面沉降主要受到地下水开采影响,含水砂层抽水发生压缩变形,地裂缝两侧均存在明显的地面沉降,且差异沉降显著;差异沉降量和地裂缝变形量均持续增大,但增大速率放缓。地面沉降、地裂缝同步监测结果表明,该地区地裂缝发育主要受地层差异沉降影响。 展开更多
关键词 分布式光纤 钻孔全断面光纤监测 地面沉降 地裂缝 差异沉降 北京
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瓦斯抽采钻孔变形塌孔规律及精准监测技术研究 被引量：1
15
作者 肖鹏 黄晓昇 +6 位作者 刘潇潇 李秉昆 陈丽萍 陈紫溪 张超 程仁辉 赵亚婕 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期14-23,共10页
为推进瓦斯抽采钻孔精准智能化发展水平,基于分布式光纤监测和布里渊光学时域分析技术(BOTDA),以山西某矿为工程背景,开展了不同粒径配比下的钻孔堵孔模拟实验;构建了试验矿井堵孔率计算数学模型,揭示了钻孔变形塌孔发育规律,提出了适... 为推进瓦斯抽采钻孔精准智能化发展水平,基于分布式光纤监测和布里渊光学时域分析技术(BOTDA),以山西某矿为工程背景,开展了不同粒径配比下的钻孔堵孔模拟实验;构建了试验矿井堵孔率计算数学模型,揭示了钻孔变形塌孔发育规律,提出了适用于试验矿井的瓦斯抽采钻孔精准监测现场实施技术工艺,并通过现场试验对技术工艺的可行性和准确性进行了验证。结果表明:(1)光纤耦合体应变、模拟煤样堆积质量与钻孔变形塌孔间具有线性关系,随质量增加应变变化趋势相近,呈“陡-缓-陡”三阶段变化。通过分段拟合构建了适用于试验矿井的钻孔堵孔率计算数学模型。(2)通过误差分析,发现随着应变增加最大绝对误差先变大后变小再变大,中期最大绝对误差为19.48%,后期完全堵孔状态下的质量极值越接近不同配比煤样的平均质量极值误差越小。(3)基于上述数学模型解算,揭示了模拟堵孔过程中煤块首先在钻孔底部呈“凸”状堆积,随后滑向两侧,最后又在顶部聚集的塌孔演化规律,以应变值0、45.95×10^(-6)、72.19×10^(-6)为临界值区分塌孔前、中、后期,构建了适用于试验矿井的瓦斯抽采钻孔精准监测技术。通过现场应变监测结果分析,发现在孔周应力、扰动等因素作用下,失稳孔段孔周裂隙更易发育,塌孔程度随时间加剧。结合钻孔沿程堵孔率计算结果,对钻孔沿程变形塌孔情况进行了判断,对比钻孔窥视图可得,该精准监测技术判断结果基本符合实际观测情况。提出的以分布式光纤耦合体和BOTDA技术为基础的钻孔精准监测技术工艺可行、可靠,可为推进瓦斯抽采钻孔精准智能化发展水平提供参考。 展开更多
关键词 分布式光纤监测 塌孔 数学模型 钻孔精准监测 瓦斯抽采
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基于光学传感技术的呼吸监测智能服装研究 被引量：1
16
作者 许君 于佩弘 +1 位作者 周宇聪 师云龙 《针织工业》 北大核心 2024年第5期64-69,共6页
呼吸监测智能服装是生理体征监测类智能服装中的一类,可以通过对呼吸信号的监测来反映穿着者的健康状况。文章针对消费者对日常呼吸监测的需求,利用缺口光纤开发压力传感器,并进行不同结构传感器的性能对比,制作出具有呼吸监测功能的智... 呼吸监测智能服装是生理体征监测类智能服装中的一类,可以通过对呼吸信号的监测来反映穿着者的健康状况。文章针对消费者对日常呼吸监测的需求,利用缺口光纤开发压力传感器,并进行不同结构传感器的性能对比,制作出具有呼吸监测功能的智能服装。试验表明:所设计制作的基于光学传感技术的呼吸监测智能服装与商业呼吸监测传感器监测结果一致,呼吸监测准确率达到了95%,能够为消费者在不同姿势下的呼吸监测提供保障。 展开更多
关键词 光学传感技术 光纤压力传感器 智能服装 呼吸监测 缺口光纤
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基于分布式光纤传感技术的渗流监测理论研究 被引量：30
17
作者 肖衡林 鲍华 +1 位作者 王翠英 蔡德所 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第10期2794-2798,共5页
从阐述多孔介质传热过程出发,逐一分析了在非渗流及渗流情况下,光纤与多孔介质之间的传热过程,详细分析了光纤与水流对流的传热过程,推导了多孔介质中渗流水和光纤之间的换热系数计算公式。在一定假设条件下,推导了导热系数(渗流流速)... 从阐述多孔介质传热过程出发,逐一分析了在非渗流及渗流情况下,光纤与多孔介质之间的传热过程,详细分析了光纤与水流对流的传热过程,推导了多孔介质中渗流水和光纤之间的换热系数计算公式。在一定假设条件下,推导了导热系数(渗流流速)、加热功率和温升的非渗流情况与渗流情况监测理论方程,为分布式光纤传感技术监测渗流的应用提供了坚实的理论基础。 展开更多
关键词 分布式光纤传感技术 渗流监测 监测理论
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基于分布式光纤传感技术的卸压钻孔时间效应研究 被引量：22
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作者 李云鹏 张宏伟 +2 位作者 韩军 朱峰 郭超 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第11期2834-2841,共8页
以钻孔卸压原理及分布式光纤传感技术为基础,建立了卸压钻孔周边煤体内部应变感测模型,提出了以光纤拉伸应变值及卸压半径为指标的卸压效果评价方法。通过对传感光缆下方钻孔卸压周边煤体内部应变定期测试,并结合钻孔内部表观现象观测,... 以钻孔卸压原理及分布式光纤传感技术为基础,建立了卸压钻孔周边煤体内部应变感测模型,提出了以光纤拉伸应变值及卸压半径为指标的卸压效果评价方法。通过对传感光缆下方钻孔卸压周边煤体内部应变定期测试,并结合钻孔内部表观现象观测,根据不同时间钻孔周围煤体内部应变及表观破坏特征将钻孔卸压过程分为裂隙发育阶段、极限平衡阶段、塌孔阶段、破碎煤体压实阶段等四个阶段。分别确定了在忻州窑矿地质及开采条件下钻孔卸压过程中各阶段的时间区间,得出超前94~101 m以上施工钻孔,其卸压效果较为显著。利用微震监测系统,对比分析了卸压钻孔施工时间调整前后的微震事件分布特征,结果表明:当卸压钻孔施工达到超前工作110 m后,工作面周边高能量事件的频次明显减少、微震事件平均能量明显降低38%。 展开更多
关键词 冲击地压防治 钻孔卸压 分布式光纤传感 原位测试 微震监测
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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
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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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基于光纤光栅传感技术的地基基础健康监测研究 被引量：63
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作者 朱鸿鹄 殷建华 +1 位作者 靳伟 古冬明 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第6期109-115,共7页
建筑物地基、基础的现场监测技术一直存在着精度低、稳定性差、不易安装等缺陷。论证光纤光栅传感技术在地基和基础结构健康监测中的应用可行性,并研制光纤光栅应变计、温度计、沉降仪和水平测斜仪等监测仪器,用于监测地基、基础的应变... 建筑物地基、基础的现场监测技术一直存在着精度低、稳定性差、不易安装等缺陷。论证光纤光栅传感技术在地基和基础结构健康监测中的应用可行性,并研制光纤光栅应变计、温度计、沉降仪和水平测斜仪等监测仪器,用于监测地基、基础的应变、温度、位移等。室内标定试验结果显示,这些仪器具有分辨率高、稳定性好等优点。在香港某建筑物的施工过程中,在地基和筏式基础中安装了以上的光纤光栅监测仪器,构成准分布式的地基、基础健康监测系统,并实现监测的自动化、远程化。分析初期的监测结果,并针对监测系统实施可能出现的问题提出了解决途径。 展开更多
关键词 地基基础 光纤传感技术 光纤光栅 健康监测
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