砂土压缩变形传感光缆耦合试验分析与预测模型研究

灾害监测、预测是地质与岩土工程领域一项极为重要的任务。分布式光纤传感技术凭借其连续、实时、抗干扰、稳定性好等优点在长距离、长周期、高隐蔽性、强突发性的灾害监测中发挥了显著的作用。然而，针对不同工程问题，评价与解决传感光缆与被测岩土体协调变形问题，是精细化分析岩土体变形分布与研究演化规律的关键所在。利用自主研制的三维主动变形可控围压光缆-砂土耦合试验装置，探究了0～4.0 MPa围压条件下金属基索传感光缆与粗砂介质压缩变形的协调性问题。试验结果表明：低围压条件下金属基索传感光缆与砂土压缩变形协调性较差，变形表现为非线性变化特征；随着围压增大，传感光缆与砂土耦合效果提高，变形呈现线性变化特征，当围压达到1.6 MPa后，两者协调变形一致性明显提高，其形变由非线性向线性转变。基于上述变形特性，提出了一种围压曲面投影数值模型，采用非扭结边界条件的样条插值算法对非试验数据实际位移进行预测，结果表明该模型具有较好的可靠性。试验研究认为金属基索光缆用于高围压条件下砂土变形测试具有更高的准确性，研究内容可以为分布式光纤传感测试技术用于深部地层变形监测提供科学的参考依据。