微型FBG土压力传感器的优化设计及其模型试验应用研究

被引：6

作者：

王正方 ^{[1
]}

王静 ^{[1
]}

隋青美 ^{[1
,2
]}

叶青霖 ^{[1
]}

贾磊 ^{[1
]}

李术才 ^{[3
]}

机构：

[1] 山东大学光纤传感技术与工程研究中心

[2] 山东大学苏州研究院

[3] 山东大学岩土与结构研究中心

来源：

工程地质学报 | 2015年 / 23卷 / 06期

关键词：

光纤布拉格光栅; 土压力传感器; 模型试验; 厚径比优化;

D O I：

10.13544/j.cnki.jeg.2015.06.008

中图分类号：

TU411 [实验室试验（室内土工试验）];

学科分类号：

081401 ;

摘要：

本文针对地质力学模型试验,特别是针对含水地质结构的模型试验中土压力测量的不足,利用光纤光栅体积小、易封装、防水抗腐蚀、防电磁干扰等特点,基于短栅距光纤布拉光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)设计了适用于地质力学模型试验的微型FBG土压力传感器。采用有限元力学仿真对传感器的膜片尺寸、传感器厚径比进行优化,得到传感器在01MPa土压力测量范围内,直径20mm、高度为0.2mm的圆平膜片灵敏度高且不易造成FBG光谱畸变,厚径比为0.16(H:4mm/D:25mm)的传感器测量结果更可靠且对被测岩土介质影响较小。标定试验表明,传感器在01MPa压力范围内具有很好的重复性与一致性。将该传感器应用于海底隧道模型试验,监测隧道开挖过程的围岩应力释放规律,该传感器很好地监测了隧道从迅速失稳到逐渐稳定的变化过程,从而证明了设计的微型FBG应用于模型试验的可行性。

引用

页码：1085 / 1092

页数：8

共 12 条

[1] 基于相似材料的光纤应变传感器在分区破裂模型试验中的研究 [J].