基于分布式光纖傳感技術(shù)的盾構(gòu)隧道縱向變形研究.pdf

1、隨著地鐵與市政工程建設(shè)的發(fā)展，由盾構(gòu)隧道縱向變形產(chǎn)生的問題逐漸突出，目前其研究主要集中在結(jié)構(gòu)縱向沉降與環(huán)向接縫變形兩個方面。傳統(tǒng)的“點式”傳感技術(shù)還難以全面監(jiān)測隧道結(jié)構(gòu)的變形分布，本文提出了一種基于新型分布式光纖傳感技術(shù)的盾構(gòu)隧道縱向變形監(jiān)測方法。
　　 本文介紹了光纖傳感技術(shù)的特點與優(yōu)勢，描述了幾種典型的分布式光纖傳感技術(shù)，并探討了光纖傳感器的封裝與布設(shè)方法；繼而重點研究了基于PPP-BOTDA技術(shù)的分布式光纖傳感器的應(yīng)變測量

2、精度，相應(yīng)提出了一些改善方法，并引進了一種新型應(yīng)變增敏光纖，當增敏系數(shù)η=4時精度可提高至±5με；隨后研究并對比了幾種光纖傳感器的溫度傳感特性，提出了相應(yīng)的溫度補償方法，并在新型應(yīng)變增敏光纖的基礎(chǔ)上提出了一種溫度自補償模型；同時，針對實際工程使用環(huán)境進行了一系列光纖傳感器的長期性能試驗，從傳感器本身及封裝與安裝工藝兩方面探討了其可靠性與穩(wěn)定性問題。
　　 本文從盾構(gòu)隧道縱向變形成因機理出發(fā)，對其縱向變形的影響因素進行了全面分析

3、。文中采用縱向等效連續(xù)化模型與彈性地基理論建立了幾種隧道縱向沉降與結(jié)構(gòu)應(yīng)變分布之間的關(guān)系，并引入地層約束影響系數(shù)λ來考慮隧道結(jié)構(gòu)與土體之間的相互作用。此外，在管片接頭端面力學模型的基礎(chǔ)上探討了隧道環(huán)向接縫變形與分布式應(yīng)變之間的關(guān)系。
　　 最后以南京地鐵一號線某段隧道為原型按1：8比例進行了混凝土隧道模型試驗，管片拼裝完成后將盾構(gòu)隧道模型埋入某填充粉質(zhì)粘土的模型箱中來模擬實際隧道與土體之間的相互作用。通過在隧道管片內(nèi)表面布設(shè)分布

4、式光纖傳感器與傳統(tǒng)點式位移計以研究隧道結(jié)構(gòu)在局部均勻荷載作用下的縱向變形性能。試驗結(jié)果顯示，隧道各環(huán)項部位移明顯大于底部位移，約為底部的3倍，且存在明顯的橫向變形，說明隧道結(jié)構(gòu)在縱向荷載作用下變形包括兩部分：隧道結(jié)構(gòu)的環(huán)向變形與結(jié)構(gòu)整體沉降；應(yīng)變分布測量值能真實反映隧道結(jié)構(gòu)縱向變形的發(fā)展規(guī)律，在80～110中kN范圍內(nèi)出現(xiàn)轉(zhuǎn)折點Ⅰ與Ⅱ，可據(jù)此評估結(jié)構(gòu)的損傷程度；且基于鏈桿法與共軛梁法的隧道結(jié)構(gòu)縱向沉降計算值與測量值也十分接近，有著相似的