【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及dfos光纖傳感，尤其涉及一種用于監測邊坡內部力學行為的fbg光纖傳感光纜。
技術介紹
1、近幾十年來，由于全球氣候災害問題愈演愈烈，邊坡防護問題受到了廣泛關注。山體滑坡和邊坡坍塌對生態系統和人類活動構成重大威脅。這些威脅包括水土流失和融沉降引起的泥石流、地震、天坑和崩塌。因此，為預防邊坡地質災害，保證工程建設安全，對邊坡位移變形進行準確、實時的監測至關重要。
2、邊坡位移變形監測技術按監測方式主要可分為非接觸式和接觸式兩大類。邊坡位移變形的非接觸式監測方法主要包括全球衛星導航系統(gnss)，合成孔徑雷達(insar)、機載激光掃描技術、數字攝影測量。這些監測方法已廣泛應用于復雜地表邊坡位移監測。接觸式監測儀器，如鉆孔找平裝置、傾斜儀和位移儀，通常用于收集地下邊坡位移變形數據，從而解決非接觸式監測方法的地下測量約束。然而，它們具有實現精確和實時監測地質剖面變形的局限性，阻礙了對地層和相關地質界面變形特征的全面了解。因此，需要對這些方法進行進一步的改進和細化。
3、分布式光纖傳感技術已被公認為是一種具有眾多優勢的先進巖土監測方法。在過去的幾十年里，dfos光纖傳感技術在解決各種地球工程挑戰方面發揮了至關重要的作用，例如邊坡穩定性，基礎承載力，隧道變形和路堤沉降。目前，dfos光纖傳感技術在邊坡位移變形監測中的應用主要圍繞著兩個科學問題：土體沉降和土體遷移。
4、為此，有必要了解fbg光纖傳感光纜與周圍土層之間的變形協調問題。將fbg光纖傳感光纜作為分布式應變傳感神經后，地球變得敏
技術實現思路
1、為解決上述技術問題，本專利技術提供一種用于監測邊坡內部力學行為的fbg光纖傳感光纜，用于獲取邊坡位移內部力學行為，通過dfos光纖傳感技術，分析邊坡位移應變和剪應力的變化規律，通過分析剪切應力的土層分布特征，揭示了不同條件下邊坡位移的漸進破壞行為。此外，通過利用現有的理論公式，可以反演計算界面的峰值剪切應力和殘余剪切應力，為理解邊坡位移內部的力學行為具有重要意義。
2、本專利技術提供的用于監測邊坡內部力學行為的fbg光纖傳感光纜包括外管、內管和光纖：其中，外管套設在內管上，內管抱包著用環氧樹脂黏連著的三根光纖，三根光纖可以檢測三組數據，加強了數據的準確性；內管和外管之間為空氣層，用以在施加外力時能夠對內管起到緩沖作用，當外力消失時，內管自身彈性恢復，保證了整根fbg光纖傳感光纜的柔順，不影響監測邊坡內部力學行為的準確性。
3、優選的，所述外管由聚氨酯制成，外管和內管長1500mm，外管直徑為2200um，內管直徑為2000um。
4、優選的，所述光纖最外層為加強用的是樹脂涂層，直徑為900um；中間為低折射率玻璃包層，直徑一般為125um。
5、優選的，所述fbg光纖傳感光纜在端部設置有光纜頭固定器，具有密封和防水防塵功能，確保光纜在惡劣環境下的可靠性，該類光纜固定器(又名光纜防水接頭，光纜接頭)廣泛應用于機械設備電氣、光纖、船舶電氣、防蝕設備的電線光纜的固定和保護。
6、本專利技術提出一種利用fbg光纖傳感光纜監測邊坡內部力學行為的裝置，所述裝置包括上述的fbg光纖傳感光纜，且該裝置還包括拉力計、稱重傳感器、光纖光柵解調儀：其中，fbg光纖傳感光纜用于在測試過程中感知光纜-邊坡土層界面處的應變信息；光纖光柵解調儀用于快速捕獲應變測量值；稱重傳感器可以測得拉拔力大小；拉拔力控制中心通過拉力計獲取相應的拉拔力與位移信息。通過該試驗裝置的應用，可以有效識別出fbg光纖傳感光纜與邊坡土層界面的應力變形特征及漸進式破壞行為。在進行拉拔過程之前，對邊坡土層進行了干濕度測量，發現在邊坡滑移過程中土壤干濕度對實驗結果的影響可以忽略不計。
7、優選的，所述稱重傳感器為s型的拉壓力傳感器，它是傳感器中最為常見的一種傳感器，主要用于測固體間的拉力和壓力，通用也人們也稱之為拉壓力傳感器，因為它的外形像s形狀，所以習慣上也稱s型稱重傳感器，所述稱重傳感器采用合金鋼材質，并做膠密封防護處理，安裝容易，使用方便，適用于吊秤，配料秤，機改秤等電子測力稱重系統。
8、本專利技術提出一種利用fbg光纖傳感光纜監測邊坡內部力學行為的監測方法，所述包括步驟：
9、將上述的fbg光纖傳感光纜平行邊坡界面埋入邊坡土層中，并將fbg光纖傳感光纜的頭固定器連接稱重傳感器、拉力計，且將fbg光纖傳感光纜與光纖光柵解調儀連接，并對周圍區域進行回填，以保證索-土界面處的變形協調；
10、當土體沉降時，會引起回填層的沉降，使fbg光纖傳感光纜與土體發生相對運動，從而產生剪應力，fbg光纖傳感光纜監測該剪應力應變信息，光纖光柵解調儀采集fbg光纖傳感光纜埋段的應變數據，同時稱重傳感器獲取拉拔力大小，拉力計采集拉拔力和位移信息；
11、對采集的數據進行處理，分析邊坡內部的軸向應變、剪應力的力學行為，對邊坡內部力學行為的變化趨勢以及對邊坡穩定性的影響做出評估。
12、與相關技術相比較，本專利技術提供的用于監測邊坡內部力學行為的fbg光纖傳感光纜具有如下有益效果：
13、本專利技術提供的用于監測邊坡內部力學行為的fbg光纖傳感光纜，通過力和位移特性和拉拔過程中邊坡界面剪應力變化特征，進行耦合狀態分析，并建立了適用于fbg光纖傳感光纜-邊坡界面的理想彈塑性模型和應變軟化模型；對邊坡的拉拔力-位移峰前相數據進行歸一化處理，并根據處理后歸一化的拉拔力和位移將峰前拉拔過程分為三種耦合狀態：優耦合、良耦合、一般耦合。利用現有的理論公式，可以反算出界面處的峰值剪應力和殘余剪應力。將反算結果與fbg光纖傳感光纜的計算值進行了比較，研究了現有理論模型的適用性。
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1.一種用于監測邊坡內部力學行為的FBG光纖傳感光纜，其特征在于，包括外管、內管和光纖：
2.如權利要求1所述的用于監測邊坡內部力學行為的FBG光纖傳感光纜，其特征在于，所述外管由聚氨酯制成，外管和內管長1500mm，外管直徑為2200um，內管直徑為2000um。
3.如權利要求1所述的用于監測邊坡內部力學行為的FBG光纖傳感光纜，其特征在于，所述光纖最外層為加強用的是樹脂涂層，直徑為900um；中間為低折射率玻璃包層，直徑一般為125um。
4.如權利要求1所述的用于監測邊坡內部力學行為的FBG光纖傳感光纜，其特征在于，所述FBG光纖傳感光纜在端部設置有光纜頭固定器，用于密封和防水防塵，確保光纜在惡劣環境下的可靠性。
5.一種利用FBG光纖傳感光纜監測邊坡內部力學行為的裝置，其特征在于，所述裝置包括如上述權利要求1-4任一項所述的FBG光纖傳感光纜，且該裝置還包括拉力計、稱重傳感器、光纖光柵解調儀：其中，FBG光纖傳感光纜用于在測試過程中感知光纜-邊坡土層界面處的應變信息；光纖光柵解調儀用于快速捕獲應變測量值；稱重傳感器可以測得
6.如權利要求5所述的FBG光纖傳感光纜監測邊坡內部力學行為的裝置，其特征在于，所述稱重傳感器為S型的拉壓力傳感器，采用合金鋼材質，并做膠密封防護處理。
7.一種利用FBG光纖傳感光纜監測邊坡內部力學行為的監測方法，其特征在于，所述包括步驟：
...【技術特征摘要】
1.一種用于監測邊坡內部力學行為的fbg光纖傳感光纜，其特征在于，包括外管、內管和光纖：
2.如權利要求1所述的用于監測邊坡內部力學行為的fbg光纖傳感光纜，其特征在于，所述外管由聚氨酯制成，外管和內管長1500mm，外管直徑為2200um，內管直徑為2000um。
3.如權利要求1所述的用于監測邊坡內部力學行為的fbg光纖傳感光纜，其特征在于，所述光纖最外層為加強用的是樹脂涂層，直徑為900um；中間為低折射率玻璃包層，直徑一般為125um。
4.如權利要求1所述的用于監測邊坡內部力學行為的fbg光纖傳感光纜，其特征在于，所述fbg光纖傳感光纜在端部設置有光纜頭固定器，用于密封和防水防塵，確保光纜在惡劣環境下的可靠性。...
【專利技術屬性】
技術研發人員：馬杰，孫丹丹，陳鵬，趙澤家，于躍江，
申請(專利權)人：山西大學，
類型：發明
國別省市：
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