光纤传感技术在锚杆轴力监测中的应用

在简述了光纤Bragg光栅传感器基本工作原理的基础上,通过沪―蓉―西高速公路龙潭隧道支护锚杆轴力监测的工程应用,探讨研究了光纤传感技术用于岩土工程监测的几个重要环节--传感器选择、传感器安装、传感器标定及传感器埋设。通过现场监测获得了复杂地质条件下特长隧道支护锚杆轴力的变化特性,为光纤传感技术在岩土工程监测领域的应用积累了一定的经验。     

光纤Bragg光栅传感技术在隧道模型试验中应用

在模型试验中,锚杆一般尺寸较小,应变监测较为困难,可将光纤Bragg传感技术（FBG）应用于隧道模型试验中解决该问题。基于西安地铁二号线4个典型断面实际工况进行隧道模型试验,将自行设计封装的光纤Bragg光栅传感器粘贴在锚杆模型表面,监测其在不同应力状态下的应变。根据隧道开挖前、隧道开挖后、衬砌支护后、抗裂极限状态和极限破坏状态5个应力状态的实测数据,得到锚杆轴力在隧道受力过程中的变化规律。试验结果表明,锚杆受力大小在隧道开挖前后有一定变化。衬砌支护后,随围岩压力增加,锚杆轴力基本呈增加趋势,拱顶附近锚杆承受压力,支护后压力变化不大;拱肩到墙角的锚杆承受拉力,衬砌支护后受力开始增加;锚杆在含水率大的黄土隧道中受力较大,更能发挥其作用。文中方法在模型试验中的应变监测方面提出新的可靠途径。     

光纤传感器在岩土工程中的应用

在了解光纤传感器工作原理的基础上,结合具体工程实例,通过对光纤传感器、弦式仪器和差阻式仪器性能比较分析得出光纤传感器的各项性能指标均优于弦式及差阻式仪器,特别是具有量程大、精度高的优点,与弦式、差阻式仪器相比,其灵敏度要高1～2个量级。光纤传感器还能应用于一些特殊场合,如高温、强电磁干扰等环境,因此值得广泛应用。     

双膜式光纤Bragg光栅土压力传感器的研究

采用双膜油腔结构研制了一种双膜式光纤Bragg光栅土压力传感器,偏压试验表明,此土压力传感器有效改善了与土压力传感器接触部分土压力分布不均的问题。在土压力的作用下,一次膜片变形产生的压力经传压油传递给二次膜片,传压杆与等强度悬臂梁刚性连接,二次膜片中心发生的挠度变化推动传压杆,使等强度悬臂梁的自由端发生同样大小的挠度变化。通过检测粘贴于等强度悬臂梁表面中心轴线上的光纤Bragg光栅的波长移位可获得土压力。载荷试验表明,传感器的灵敏度为 412.7 pm/MPa,非线性误差为1.97%FS,重复性误差为3.68%FS。     

地震CT与FBG传感器技术在隧道结构诊断中的应用

针对飞鱼泽隧道的上行线二衬拱顶靠档墙处出现裂缝,经地震CT技术查清隧道上所覆盖岩体的工程地质结构结果表明,沿隧道轴向存在三个岩体破碎带,其中在小里程入口段,岩体完整性较差。在隧道病害治理和隧道健康监测中,经光纤Bragg光栅（FBG）传感器的监测结果表明,松散破碎岩体的地质情况得到了相应的加固。因此,地震CT和FBG两者的检测结论是相互印证的。     

岩石单轴压缩光纤光栅传感检测方法研究

通过在岩石试件表面粘贴光栅与应变片的方法,测试了岩石单轴加载过程中轴向、环向的应变变化。将测试结果相对照,研究了光纤传感技术在岩石变形检测中的应用。加载方式为循环加载,最后一次至试件破裂,仅测试试件破裂前小变形阶段的变形。3次加载后结果显示光栅与应变片的测试结果一致,二者数据相吻合,证明光纤光栅传感技术可以应用于岩石试件变形检测中,对于提高岩石变形的测试手段具有一定的意义。     

光纤光栅应变传感器在地质灾害上的应用

根据光纤光栅传感的原理,提出了光纤光栅式封装应变传感器,对其传感特性进行了研究,并进行了室内实验。结合光栅传感监测滑坡的应用实例,探讨了光纤布拉格光栅传感元件在滑坡体上的布设工艺及监测过程。分析初期的监测结果,针对监测系统可能出现的问题提出了解决途径。     

地质力学方法在区域地质矿产调查及矿床勘探中的应用

就地质力学从实践中抽象出来的若干规律在区域地质矿产调查诸多方面的应用作了归纳,并通过若干典型实例,阐明了地质力学方法在区调中的应用具有广阔的前景,阐明了地质力学方法在矿床勘探中具有战术的指导作用,最后扼要阐述了地质力学前景。     

植入式光纤传感器在隧道结构中的边界效应研究

为探究植入式光纤传感器与隧道衬砌的应变传递的边界效应,分别从理论、试验和现场应用3个方面进行研究,并在实际工程中进行了验证。构建了光纤在混凝土衬砌中的应变传递模型,进行光纤应变传递机制分析,计算了光纤应变传递效率,并与数值计算结果对比,验证了力学计算模型的准确性。使用钢筋混凝土梁模拟隧道的混凝土衬砌,在其表面植入分布式光纤,进行了2组试验。对试验梁进行分级加载并使用BOFDA技术对光纤进行测试。试验结果表明:植入式光纤传感器存在边界效应,结构两端为光纤的低效率应变传递区,不能完全传递试验梁的应变;试验梁中部为光纤的高效率应变传递区,能够完全传递试验梁的应变。基于以上研究成果,在北京市新机场线地铁暗挖隧道CRD工法区间,采用植入式工艺在隧道衬砌内布设了分布式光纤传感器,进行了工程应用研究。监测结果表明,边界效应对工程监测结果影响很小,分布埋入式光纤布设工艺是可行的。该研究可为分布式光纤技术在地下工程结构监测中的应用提供参考。     

应用于海洋环境和海洋工程的光纤传感技术

随着海洋经济的高速发展,加强海洋国防安全、提高海洋资源开发能力和保护海洋生态环境作为相辅相成的三个方面日益受到重视。有效的传感检测技术是保证海洋安全、高效资源开发、防止污染、维持生态平衡、实时监测等方面至关重要的技术,也成为当前海洋领域内研究的热点。基于光纤传感器相比较于传统电传感器的独特优势,本文从海防及民生安全、海底自然灾害预测、海洋能源有效勘探、海洋工程安全监控,及海洋环境在线监测等几个方面阐述适用于海洋环境的光纤传感技术原理、系统及特点,为光纤传感技术在海洋中的大力推广起到一个抛砖引玉的作用。     

物探与水平定向钻进在工程勘察取心中的结合应用

结合物探技术和水平定向钻进技术各自的优点,以及单独应用在工程勘察取心中的不足,论述了物探技术与水平定向钻进技术在工程勘察取心中结合应用的优点。结合工程实例简要介绍了这两种技术结合应用的设计方法及施工工艺。     

砂岩型铀矿床含矿层中隔层、夹层物性特征识别

利用综合测井资料,对十红滩铀矿床含矿含水层中隔层、夹层进行物性特征识别,分析其空间展布,讨论隔、夹层与砂岩型铀矿关系及对地浸工艺的影响。认为隔、夹层对层间氧化带砂岩型铀矿的形成和地浸开采有重要影响。     

钇稳定氧化锆传感器在地学实验中的应用

在地球科学实验中,氧逸度、氢逸度是反映待测体系的氧化还原状态和制约体系发展过程的重要参数。本文阐述了钇稳定氧化锆（YSZ）的导电机理和不同稳定剂（Y2O3）掺杂量对性质的影响,并列举了实验地球化学中利用YSZ传感器测定体系氧逸度、氢逸度及pH值的方法。与已有的其他氧/氢逸度测量方法相比较,YSZ传感器在实验中有耐高温、高压、抗腐蚀性强、响应快、原位测定特性好等诸多优点。最后指出了YSZ在应用于实验过程中的存在问题。随着陶瓷制作技术、微机械加工技术和微电子技术的发展,YSZ在地学实验中的应用将更加多样化和具有针对性。     

综合物探技术在XM市环岛路三期工程勘察中的应用

以XM市环岛路三期工程中综合物探技术应用实例，论述了综合物探技术在解决路桥地质问题中的作用、技术思路及应用效果。     

分布式布里渊光纤传感技术在工程安全监测的应用

工程安全监测是通过对工程本体及其周边环境进行实时、在线监测,分析其稳定性,并对工程安全进行预警。相对于电子传感系统,分布式光纤传感技术具有很大的优越性,如分布式、长距离、实时性和准确性等,可满足工程安全监测和早期预警的要求。以基坑测斜和隧道涵洞变形监测为例,介绍了依据布里渊频移原理和分布式光纤传感器技术在安全监测方面的应用。结果表明:分布式布里渊频光纤技术能够分别准确地反映基坑工程的变形情况和地铁涵洞顶部的岩层应变,是一种比较理想的工程安全监测方法。     

露天采矿对地下水的影响及保护对策

结合某露天采矿工程以及采矿区的水文地质条件,分析了露天采矿对地下水水源涵养、地下水资源量、地下水位及地下水质的影响,在此基础上提出了地下水保护对策及污染防治措施,并提出企业应制定突发性水污染事故处理应急预案。     

新疆托里县拿尔扎塔什北物化探综合异常地质特征及找矿意义

正工作区位于新疆成吉思汗山东北段,隶属新疆托里县管辖。项目目标是完成工作区1428 km~2的1︰5万地球化学、地球物理普查工作,查明主要成矿元素的分布和浓集特征,缩小找矿靶区,查证(重要)有找矿意义的异常,为资源潜力评价和成矿基础地质研究提供依据。工作中筛选出一批有价值的物化探异常,现就拿尔扎塔什北物化探综合合异常进行剖析,对该区下一步工作方向进行探讨。     

苏中及其南部地区地热勘查物探方法

苏中及其南部是江苏地热能主要分布区,区内地热类型多、水量大、温度高、分布广、开发滞后,因此,对苏中及其南部地区开展不同深度的地热勘查与研究工作,尤其是在地热资源勘查中起重要作用的物探方法研究非常必要。通过对区域地热地质、区域地球物理场特征、时空及温度对岩石物性参数影响的分析,对区内浅层地温、中浅层地热、深成干热岩物探勘查方法进行了研究。分析认为：浅层地温能勘查应以电（磁）类方法为主;中浅部地热资源勘查以电磁法为主,地震微动技术为辅;干热岩资源勘查应以重力和磁法勘查为基础,以大地电磁法和地震微动法为主要勘查方法。通过2个有代表性的成功勘查实例,说明浅层地温能和中浅层地热物探勘查方案的可行性。     

川西阿坝州壤古温泉成因机制研究：来自水文地球化学和地球物理勘探的证据

地热资源是一种清洁低碳、储量丰富、安全优质的可再生能源,大力开发利用地热资源,对落实“碳达峰、碳中和”战略目标具有重要意义。壤古温泉位于青藏高原东南缘川西阿坝州壤塘县,为松潘-甘孜褶皱带地热资源空白区钻获的优质地热资源,井口水温39.5℃,自流流量1500 m³/d,属富含偏硅酸、偏硼酸、锶的氟、锂优质热矿水,具有极高的医疗价值。文章以壤古温泉为研究对象,通过水文地球化学、地球物理特征研究,探讨了地热形成机制。结果表明：壤古温泉pH值6.7～7.1,溶解性总固体2050~2760 mg/L,水化学类型为HCO₃-Na型,水岩作用强烈。其氢氧同位素分布于全球大气降水方程线附近,说明热水主要为大气降水补给。Na-K-Mg平衡图表现为未成熟水,表明热水受裂隙潜水或地表冷水强烈混合作用。基于传统地热温标、硅焓混合模型、Cl⁻校正估算热储温度为138~183.3℃,冷水混合比例为77.9~84.3%。综合地球物理勘探、钻探揭露特征,本文构建了壤古温泉成因概念模型,可为壤古温泉的开发利用提供理论支撑。