基于PPP-BOTDA的膨胀土裂隙发育特征的分析与表征方法研究.pdf

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1、JournalofEngineeringGeology工程地质学报1004-9665／2014／22(2)一0210—08基于PPP—BOTDA的膨胀土裂隙发育特征的分析与表征方法研究木王宏宪张丹李长圣独莎莎(南京大学地球科学与工程学院南京210093)摘要为了解非饱和膨胀土在干湿循环过程中土体应变的状态、变化以及土体裂隙的发育规律，在室内设计了一个长150cm、宽10cm、高60cm的模型箱，将传感光纤分4组按不同深度埋入土中，每组传感光纤包括4种类型，采用高空间分辨率的分布式光纤应变测量技术PPP-BOTDA，对干湿循环过程中土体的应变状态进行了监测。试验发现：埋深较浅的光纤

2、受到裂隙发育的影响，在空间上，光纤应变状态呈现不均匀的拉压分布；在时间上，随着土体含水率的降低，裂隙区域的光纤应变呈现出先压缩后拉伸的变化规律，而且光纤应变变化同总裂隙张开度具有一定的相关性；随着光纤埋藏深度的加深，由于受土体裂隙的影响减小，光纤应变分布较为均匀；吸湿过程中，土体裂隙逐渐闭合，裂隙区域光纤应变由拉伸状态转变为压缩状态，而裂隙两侧区域光纤应变逐渐转变为拉伸状态。结果表明，通过PPP—BOTDA技术可以反映膨胀土干湿过程中土体的应变状态，并对土体裂隙进行准确的定位，从而为土体变形监测及灾害评价提供了新的技术手段。关键词裂隙膨胀土分布式传感光纤应变PPPBOTDA中图分

3、类号：P642．139文献标识码：APPP-BoTDABASEDEXPERIMENTSoNCHARACTERIZATIoNANDDESCRIPTIoNMETHoDSFoRCRACKINGoFEXPANSIVESoILWANGHongxianZHANGDanLIChangshengDUShasha(SchoolofEanhSciencesandEngineering，NanjingUniversity，Ⅳlnng210093)AbstractThispaperistofindoutthestrainstate，variationanddevelopmentofcrackinginu

4、nsaturatedexpansivesoilduringdry—wetcycle．Amodelboxwith150cmlong，10cmwideand60cmhighisdesigned．Ahighspatialresolutiondistributedopticalfiberstrainmeasuringtechnique(PPP—BOTDA)isusedtomonitorthestrainstatusofthesensingfibersembeddedinunsaturatedsoilat4differentdepthsduringthedry-wetcycle．Atthe

5、samedepth，thesensingfibersinclude4differentkindsandarelaidalongthelongitudinaldirectionofthemode1．Theexperimentsshowthatstrainofthesensingfiberisundertheinfluenceofsoilcracking．Spatially，thestrainstatusisnotuniformandcharacterizingwithalternatedistributionoftensionandcompression．Temporally，wi

6、ththedecreasingofsoilwatercontent，thestainstateofthesensingfibersacrosscrackingzonechangesfromcompressiontotensionandthestainvaluehascorrelationwiththetotalcrackopening．Withtheincreasingoftheembedded收稿日期：2013-07-09；收到修改稿日期：2014—03-06．基金项目：国家自然科学基金项目(41272315)，地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室开放基金资助项目(SKLG

7、P2011K011)，国家重点基础研究发展计划(973计划)课题(2011CB710605)资助．第一作者简介：王宏宪，男，硕士，主要从事岩土工程监测等方面的研究．Email：whx7927@163．com通讯作者简介：张丹，男，副教授，硕士生导师，从事工程地质和防灾减灾方面的研究．Email：zhangdan@nju．edu．cn2l2JournalofEngineeringGeology工程地质学报2014指标列入(表1)。3．2试验方法表1NBX-6050A的主要技术性能指