车辆荷载下路基变形特性分析

采用光纤布拉格光栅(FBG)技术监测路基动态变形,并结合数值模拟手段可以有效分析车辆荷载下路基的变形特性。本文对埋设FBG传感器的试验路段进行车辆荷载作用下路基动态加载—卸载试验,监测其动态变形响应。结合现场实测数据,通过FLAC3D软件对路基在车辆荷载下动态变形响应进行了模拟。结果表明:在1.4 t车辆荷载作用下,弹性变形均是塑性变形的8倍左右,数值模拟与现场监测获得的路基动态变形趋势一致,均以弹性变形为主、塑性变形较小;表明建模方法、参数选取及计算过程合理。在此基础上,利用经过校验的计算方法对不同车辆荷载下路基动态变形进行了多工况计算分析,分析中发现:路基弹性变形、塑性变形同车辆荷载非线性关系显著:荷载增加4倍时,弹性变形增加约4倍、塑性变形增加4倍;车辆荷载增加9倍时,弹性变形增加约11倍、塑性变形增加约13倍。因此,应对重载车辆对路基的破坏作用给予足够关注。采用现场测试与数值模拟相结合的方法,可较为高效合理地分析路基动态变形响应,为道路工程防灾减灾及安全评价提供了技术手段。     

震动诱发煤矿瓦斯灾害预警初步研究

矿区震动能诱发多种灾害,以瓦斯突出尤为严重。以鹤岗矿区为研究对象,统计了历年来鹤岗地区地震及矿震活动规模,分析了以往典型的矿震引起的瓦斯灾害事例,总结了矿震作用下瓦斯灾害的机理,基于统计数据,提出了矿震瓦斯灾害预警需要解决的关键问题。初步研究表明:震动事件与煤矿灾害之间具有很强的关联性,呈现震动在前、灾害在后、时间间隔数分钟至数日不等的“先震后灾”的特点,基于此,通过建立矿震监测台网,给出了震动诱发煤矿瓦斯灾害预警可行性,并提出了震动引起瓦斯灾害预警思路。     

光纤布拉格光栅在季节冻土路基应变检测中的应用

介绍了现行光纤布拉格光栅（FBG）测试技术的应用领域、传感原理以及常用的封装方式,探索将FBG用于季节冻土路基这种隐蔽工程应变检测中的适应性。主要工作有：（1）基于FBG测试技术的植入梁方法,在传感器布设方面,根据不同测试对象提出了两种封装布设方式：浅置短距离半柔性探测杆和深置长距离半刚性探测杆两种封装布设方式;（2）针对现场测试需要,对电源、光纤传感器、数据采集及分析等整套现场测试系统进行了比较优选;（3）选择两处季节冻土路基作为埋设场地并开展为期1 a的观测。测试结果表明：FBG在-20～30 ℃的温差范围内保证了很高的存活率,所提出并实现的季节冻土路基应变测试系统具有较高的测试灵敏度和可靠性。该套测试系统为隐蔽工程的物理性质指标测试提供了新的技术手段。     

季冻土路基永久变形现场监测与分析

利用光纤光栅开展了为期两年的季冻土路基永久变形现场监测,考虑了不同场地、不同时段、不同轴载组合对永久变形的影响。监测结果显示：（1）受气温影响,路基温度在正冻期和正融期随时间呈振荡线性变化,在一个冻融循环内,市区监测场地埋深30 cm和75 cm位置,地温变化范围分别为-9.0～14.4 ℃和-1.9～15.4 ℃,且随深度增加地温对气温的响应逐渐减弱,滞后性增强;（2）两个监测场地,当路基处于完全冻结状态时,车辆作用下的永久变形均较小,但在正融期,同样车重作用下路基永久变形增大,最大变形是冻结期的4.5倍,是融化期的4.2倍;（3）路基经历了两次冻融循环后,变形仍未稳定,在重载车辆作用下其永久变形仍不可忽视;（4）以轴重40 kN车辆引起的路基最大永久变形为基准,轴重80 kN及250 kN车辆引起的实测永久变形分别增大17倍及215倍,永久变形与轴重非线性关系明显;（5）冻融和重载叠加作用会产生最不利组合,放大路基永久变形,对此需特别关注。     

低温影响下FBG永久变形计算方法研究

温度对光纤布拉格光栅（简称FBG）变形监测有着重要的影响,导致FBG技术在季冻土路基监测中存在很大的局限性。研究针对FBG传感器交叉敏感问题,提出了温度补偿计算方法,分析了不同荷载及负温下FBG监测梁变形规律;设计室内路基模型,验证了FBG在季冻土永久变形测试中的适用性。结果表明：FBG波长数值与温度呈线性相关,温度越低,波长越小,对变形监测结果影响越大;利用温度补偿计算对FBG监测梁波长数据进行修正,可消除低温引起的波长误差;基于室内模拟土箱变形测试,消除温度影响后FBG与拉线位移计实际测量的变形结果吻合度较好,体现出FBG监测梁基本可随土协同变形,可实现低温土中变形监测;冻融循环影响下,FBG测试结果与实际变形结果接近,误差在5%内,经历4、5次冻融循环后路基土箱永久变形基本趋于稳定。