基于PPP-BOTDA的膨胀土裂隙发育特征的分析与表征方法研究

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。