【摘 要】
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基坑工程在开挖时,土体开挖卸载、地下水所产生的浮力和渗流作用以及基底以下部分维护结构向基坑内部挤压土体都将引发基坑隆起。基坑隆起监测是基坑安全监测的重要内容之一,对其进行有效、准确的监测可以保证施工的安全进行。本文使用基于布拉格光栅的准分布式光纤传感技术去监测基坑隆起。光纤传感技术具有耐腐蚀、抗电子干扰、长距离传输信号等优势,十分适合岩土工程方面的监测。通过理论分析和相关室内、室外实验,建立了一套
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基坑工程在开挖时,土体开挖卸载、地下水所产生的浮力和渗流作用以及基底以下部分维护结构向基坑内部挤压土体都将引发基坑隆起。基坑隆起监测是基坑安全监测的重要内容之一,对其进行有效、准确的监测可以保证施工的安全进行。本文使用基于布拉格光栅的准分布式光纤传感技术去监测基坑隆起。光纤传感技术具有耐腐蚀、抗电子干扰、长距离传输信号等优势,十分适合岩土工程方面的监测。通过理论分析和相关室内、室外实验,建立了一套针对基坑隆起的准分布式光纤监测系统,并将其应用于实际基坑工程的监测当中。本文的主要研究工作如下:1、研究基于光纤感测技术的基坑隆起监测装置。对监测装置的各个组成部分进行了研究,设计了一套可实用的基坑底部开挖隆起的监测装置,并进行了室内的标定试验和室外可行性试验。实验结果表明,与光纤光栅位移计本体相结合的分布式应变光缆在拉伸至25mm时,2mm应变感测光缆发生断裂,并不适合与位移计相结合去监测变形;简易基坑隆起监测装置所测得基坑底部土体隆起值与传统基坑回弹监测方法所得的真实值误差百分比均不超过10%。2、结合工程进行现场监测,将准分布式光纤传感技术应用于基坑隆起位移测量。将设计好的基坑隆起监测设备埋入准备开挖的地铁深基坑中,并采用无线光纤光栅解调仪和柜式密集分布式光纤解调仪两种不同的解调技术对FBG位移类装置与密集分布式感测光缆的应变进行解调测量。结果表明基于FBG位移计的基坑隆起监测装置和密集分布式应变感测光缆能够很好的适应基坑开挖现场恶劣的环境,满足长期监测与远距离传输监测信号的要求,说明准分布式光纤感测技术适用于岩土工程的基坑隆起监测,并能实现自动化和智能化监测。3、结合基坑开挖现场的监测结果,以及设计方案、施工方案和地勘报告。按照自重应力抵消法的基坑隆起量变形计算方法,对实际工程的基坑隆起进行隆起量的计算。采用Midas数值模拟软件对实际基坑开挖隆起进行模拟,得出一个剖面的基坑隆起随开挖深度变化的曲线图。将计算结果、有限元分析结果与基于FBG位移计的基坑隆起监测设备所得结果进行对比分析,结果表明公式计算结果、有限元模拟结果与监测设备所测得的隆起量相近,说明所设计的准分布式基坑监测装置能准确有效监测,光纤传感技术能够用于基坑隆起监测。
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