光纤光栅测试技术在锚杆中的应用-1

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1、光纤光栅测试技术在锚杆中的应用(四川省川建勘察设计院，助理工程师)摘要光线光栅测试技术的出现给土木工程测试技术带来了质的飞跃。将光线光栅测试技术应用到锚杆，通过试验获得土层的物理参数，有利于锚杆的设计，减少试验工作量而降低成本。同时可以判定土压力分布情况，求取土体抗剪强度参数，研究锚杆受力作用机理，判断坡体滑动带位置及破面位移。关键词光纤光栅；测试技术；锚杆；传感器ApplicationofthefiberBragggratingtestingtechnologyinanchor■1?JiangHong,ZhangYair(SichuanChuanjianinvestigatio

2、nandDesignInstitute,assistantengineer)AbstractThefiberBragggrating(FBG)testingtechnologyhavebroughtgreatdevelopmenttothetestingtechnologyintheCivilEngineering.TheapplicationoftheFBGtestingtechnologyisconducivetothedesignoftheAnchorbecauseofreducingtheworkloadandthecoastbyobtainingthephysicalp

3、arametersoftherock-soilbodyintheAnchortest.Thetestalsocandeterminethedistributionofsoilpressure,calculatethesoilshearstrengthparameters,studythestressoftheanchormechanism,determinetheslopeslidingbandpositionandcalculatethesurfacedisplacement・KeywordFiberBragggrating;Testingtechnology;Anchor;S

4、ensor随着科学技术的进步，光纤技术给测试技术带來了质的飞越。光纤光栅(FBG)测试技术已广泛应用于土木工程的齐个领域。实践证明，在土木工程中，光纤光栅测试技术是一项可靠，精度高的测试技术。光线光栅测试能量测出多种力学参量，如应变、压力、振动等，其中应变是最重要参数，它反应了材料的结构力学特征，很多力学参量都可根据应变转换得出。与传统测试技术相比，光纤光栅测试技术的传感器冇如下明显的特点：尺寸效应小、可靠性高、抗抗腐蚀性好、抗电磁干扰强、可实现分布式传感、实时持续数据采集、灵敬度高、精度高、寿命高。2光纤光栅测试原理概要入射光源光波经过光栅时，大部分光波会透射通过光栅，而特定波

5、长的光波会被反射，如图2所示，这种特定光波的波长成为布拉格光纤光栅的中心波长。当在同一根光纤中有多个布拉格光栅，n了一彳j拉格光栅透射的光波在该光栅处，某一特随着科学技术的进步，光纤技术给测试技术带來了质的飞越。光纤光栅(FBG)测试技术已广泛应用于土木工程的齐个领域。实践证明，在土木工程中，光纤光栅测试技术是一项可靠，精度高的测试技术。光线光栅测试能量测出多种力学参量，如应变、压力、振动等，其中应变是最重要参数，它反应了材料的结构力学特征，很多力学参量都可根据应变转换得出。与传统测试技术相比，光纤光栅测试技术的传感器冇如下明显的特点：尺寸效应小、可靠性高、抗抗腐蚀性好、抗电磁干

6、扰强、可实现分布式传感、实时持续数据采集、灵敬度高、精度高、寿命高。2光纤光栅测试原理概要入射光源光波经过光栅时，大部分光波会透射通过光栅，而特定波长的光波会被反射，如图2所示，这种特定光波的波长成为布拉格光纤光栅的中心波长。当在同一根光纤中有多个布拉格光栅，n了一彳j拉格光栅透射的光波在该光栅处，某一特定波长的光波会被反射，如此，可以在同光纤布拉格光對包层砒号图1光线光栅结构示意图一通道屮同时使用多个光栅，形成分布式多个光纤光栅列阵，如图3所示。把布拉格光栅粘贴于所测构件上，当所测构件受力时或者温度发生变化，都会引起光栅周期发生变化，从而该处反射光波波长发生漂移，波长改变。而波

7、长的变化和所测构件的应变变化及温度变化存在特定的关系，只要测出光波波长的变化就测出了应变和温度的变化量。图2光纤光栅传感原理图3光线光栅分布传感系统的原理3光纤光栅锚杆传感器应用技术锚杆的设计长度与承载能力一般是通过现场的试验确定，而在锚杆上如图4所示布设光纤光栅传感器，通过少量试验可以获得岩土体对锚杆锚同体的摩阻力的分布情况，能较准确地算出同一场地不同长度锚杆的承载能力，有益于锚杆的设计，减少了现场试验，降低了成本。岩土体对锚杆锚固体的摩阻力等于锚杆锚固体对钢筋的握裹力，且等于