巖土邊坡滑移監(jiān)測的復(fù)合光纖裝置研究及其工程應(yīng)用.pdf

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

2、的滑移特性，研究并確定復(fù)合光纖裝置監(jiān)測滑坡的機(jī)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(fù)合光纖裝置監(jiān)測邊坡滑移室內(nèi)實驗，揭示了光纖損耗與加載點位移的曲線響應(yīng)關(guān)系，并以最大位移和靈敏度為控制變量，基于模糊數(shù)學(xué)方法獲得了不同基材的復(fù)合光纖裝置的最優(yōu)砂漿比。建立了不同基材復(fù)合光纖裝置的光纖損耗與滑移位移的關(guān)系式，分別探究了適用于巖質(zhì)邊坡和土質(zhì)邊坡滑移監(jiān)測的復(fù)合光纖裝置。<

3、br>　?、诟鶕?jù)邊坡滑移時復(fù)合光纖裝置的受力狀態(tài)，構(gòu)建了復(fù)合光纖裝置在滑面處的力學(xué)模型，并基于該模型分析了復(fù)合光纖裝置在巖質(zhì)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(fù)合光纖裝置監(jiān)測原理的合理性。
　?、蹖嵤┝藥r質(zhì)邊坡現(xiàn)場模型實驗和復(fù)合光纖裝置在實際巖質(zhì)邊坡工程中的應(yīng)用，通過對測斜儀和復(fù)合光纖裝置的監(jiān)測數(shù)據(jù)的比較，發(fā)現(xiàn)復(fù)合光纖裝置監(jiān)測的數(shù)據(jù)和監(jiān)測位移計算公式推算的數(shù)據(jù)是基本吻合的，即復(fù)合光纖裝置用于巖質(zhì)邊

4、坡滑移的監(jiān)測是可行的。最后，根據(jù)巖質(zhì)邊坡現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)分析了巖質(zhì)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(jìn)行預(yù)測，其結(jié)果與位移累計曲線的結(jié)果也是基本一致。
　?、軐嵤┝藦?fù)合光纖裝置設(shè)置豎直和水平鋪設(shè)情況下的土質(zhì)邊坡的室內(nèi)模型試驗，揭示了土質(zhì)邊坡滑移過程中的光損耗的響應(yīng)機(jī)制，并基于該響應(yīng)機(jī)制和土質(zhì)邊坡的變形特性，提出了一種以Mohr-Coulomb屈服準(zhǔn)則和初期應(yīng)力法相結(jié)合的邊坡變形預(yù)測的數(shù)值解析方法。該方法既可應(yīng)用于土

5、質(zhì)邊坡服役期的長期監(jiān)測，也實現(xiàn)了對建設(shè)中的填土邊坡實施邊施工邊預(yù)測邊修正的信息化施工的可能性。同時，室內(nèi)試驗結(jié)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(fēng)險預(yù)測功能。
　　⑤以重慶市巴南區(qū)污水管網(wǎng)建設(shè)工程四標(biāo)段W297-W302段滑坡為監(jiān)測對象進(jìn)行現(xiàn)場實驗?，F(xiàn)場實驗結(jié)果驗證了優(yōu)先選用強(qiáng)度及剛度較低的EPS泡沫基材的復(fù)合光纖裝置監(jiān)測土質(zhì)邊坡滑移的結(jié)論，并表明了復(fù)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(shù)值