CN110954006B - 一种基于应变损失的浆体裂缝监测方法 - Google Patents

一种基于应变损失的浆体裂缝监测方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110954006B
CN110954006B CN201911150891.8A CN201911150891A CN110954006B CN 110954006 B CN110954006 B CN 110954006B CN 201911150891 A CN201911150891 A CN 201911150891A CN 110954006 B CN110954006 B CN 110954006B
Authority
CN
China
Prior art keywords
strain
slurry
anchor rod
outer layer
frequency domain
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201911150891.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110954006A (zh
Inventor
徐东升
刘启超
陈波
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuhan University of Technology WUT
Original Assignee
Wuhan University of Technology WUT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuhan University of Technology WUT filed Critical Wuhan University of Technology WUT
Priority to CN201911150891.8A priority Critical patent/CN110954006B/zh
Publication of CN110954006A publication Critical patent/CN110954006A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110954006B publication Critical patent/CN110954006B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/16—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge
    • G01B11/165—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge by means of a grating deformed by the object

Abstract

本发明公开了一种基于应变损失的浆体裂缝监测方法，采用测量边坡锚杆和锚固浆体应变的系统和一套精确计算锚固浆体裂缝情况的算法，通过精确基于光纤光栅应变传感器的实测数据，经过精确计算，给出了锚固浆体的裂缝具体拓展指标，能够长期有效适用于边坡恶劣环境中的锚固浆体裂缝监测和计算，较为精确地提供锚固浆体裂缝大小，有利于滑坡风险的评估，而且本方法的成本较低、可靠性高、计算精度高，有效实现了锚固结构的浆体健康庄康的长期和实时监测。此发明用于锚固结构监测技术领域。

Description

一种基于应变损失的浆体裂缝监测方法
技术领域
本发明涉及锚固结构监测技术领域，特别是涉及一种基于应变损失的浆体裂缝监测方法。
背景技术
我国多山区，为有效防止泥石流、滑坡等自然灾害，边坡锚固结构被广泛应用于边坡防护工程中。但是，对边坡锚固工程健康状况难以检测，尤其是锚固浆体裂缝拓展情况难以监测所带来的问题，往往会给整个工程带来巨大损失。面对边坡锚固浆体裂缝难以监测的问题，利用信息化设备和精确计算实时反映锚固浆体裂缝拓展情况具有重要意义。
现有的裂缝监测方法有压电超声监测法、光时域反射监测法、光频域反射计监测法和图像识别法。但是上述方法都具有一定的局限性，压电超声监测法的压电陶瓷传感器存活率低，而且容易受到环境噪音影响，在边坡防护工程中难以完全防水和避免外界噪音干扰；图像识别方法仅能判断结构表面的裂缝，无法监测内置于边坡之中的浆体裂缝；光时域和光频域反射计监测法难以表征计算裂缝大小，无法提供锚固浆体裂缝大小的精确评估指标。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于应变损失的浆体裂缝监测方法。
本发明所采取的技术方案是：
一种基于应变损失的浆体裂缝监测方法，其包括以下步骤：
S1：安装锚杆，浇筑砂浆，采集所述锚杆多个位置的应变值
Figure GDA0002641593610000011
和对应同一深度位置锚固浆体外层的应变值
Figure GDA0002641593610000021
S2：在不考虑浆体存在裂缝情况下，获取锚固浆体的泊松比υc、弹性模量Ec、锚杆的弹性模量Ef、、锚杆中心到浆体外层的距离rc、数据采集点的锚固深度z以及锚杆的半径为rf，，通过上述数据计算出应变从锚杆传递到浆体外层的传递系数T(k)，锚固浆体外层的应变值和对应位置锚杆的应变值满足式(1)
Figure GDA0002641593610000022
对式(1)按如下式(2)进行傅里叶变换，
Figure GDA0002641593610000023
其中k为锚固深度z在频域中的坐标，对式(1)进行傅里叶变换之后可确定浆体理论计算应变频域值与锚杆应变频域值的等式关系，如式(3)
Figure GDA0002641593610000024
对式(2)进行转换，即可得到锚杆应变频域值到浆体外层的理论计算应变频域值的传递系数，如式(4)所示
Figure GDA0002641593610000025
S3：将所述锚杆的多个位置的应变值
Figure GDA0002641593610000026
对其锚固深度z进行傅里叶变换，得到锚杆多个位置的应变频域值
Figure GDA0002641593610000027
S4：将步骤S3计算得到的所述锚杆的多个位置应变频域值
Figure GDA0002641593610000028
与步骤S2计算得到的各对应锚固深度的传递系数T(k)相乘，得到浆体外层的理论计算应变频域值
Figure GDA0002641593610000029
其中
Figure GDA00026415936100000210
S5：将浆体外层的理论计算应变频域值进行逆傅里叶变换，得到浆体外层的理论计算应变；
S6：将浆体外层的理论计算应变与因裂缝而产生了应变损失的浆体外层实测应变进行比较，利用两者差值表征的应变损失评估浆体裂缝。
进一步作为本实用新型技术方案的改进，在步骤S1中，利用光纤光栅应变传感器采集锚杆应变值和浆体外层应变值。
进一步作为本实用新型技术方案的改进，在浇筑砂浆前，预先将所述光纤光栅应变传感器粘贴在锚杆表面，浇筑砂浆时，利用扶正器保证锚杆处于孔口中心，将管式光纤光栅传感器绑扎在测斜管上，并将测斜管置于孔口下侧，测斜管位于锚固浆体外层，利用解调仪连接光纤光栅应变传感器测量锚杆应变值和浆体外层应变值。
进一步作为本实用新型技术方案的改进，在步骤S5中，将步骤S4中计算所得到的浆体外层理论计算应变频域值
Figure GDA0002641593610000031
对其频域坐标k按式(6)进行逆傅里叶变换，其中式(6)为
Figure GDA0002641593610000032
进一步作为本实用新型技术方案的改进，在步骤S6中，浆体外层的实测应变
Figure GDA0002641593610000033
为因裂缝而产生应变传递损失后的残余应变，将浆体外层多个位置的实测应变
Figure GDA0002641593610000034
与步骤S5计算的理论计算应变
Figure GDA0002641593610000035
相比较，利用实测应变与理论计算应变差值
Figure GDA0002641593610000036
即可量化表征浆体多个位置的裂缝。
本发明的有益效果：此基于应变损失的浆体裂缝监测方法，采用测量边坡锚杆和锚固浆体应变的系统和一套精确计算锚固浆体裂缝情况的算法，通过精确基于光纤光栅应变传感器的实测数据，经过精确计算，给出了锚固浆体的裂缝具体拓展指标，能够长期有效适用于边坡恶劣环境中的锚固浆体裂缝监测和计算，较为精确地提供锚固浆体裂缝大小，有利于滑坡风险的评估，而且本方法的成本较低、可靠性高、计算精度高，有效实现了锚固结构的浆体健康庄康的长期和实时监测。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1为本发明实施例基于应变损失的浆体裂缝监测系统示意图；
图2为本发明实施例浆体裂缝情况计算流程图；
图3为本发明实施例浆体应变传递示意图。
具体实施方式
本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
参照图1-图3，一种基于应变损失的浆体裂缝监测方法，其包括以下步骤：
S1：利用光纤光栅应变传感器1采集锚杆2应变值和浆体3外层应变值。在浇筑砂浆前，预先利用耐久性强的AB胶将裸露的光纤光栅应变传感器1粘贴在部分打磨的锚杆2表面，其中，锚杆2表面的光纤光栅应变传感器1至少在10组以上，这样可以保证在锚杆2表面采集足够的数据。浇筑砂浆时，利用扶正器将锚杆2放置于孔口，并且保证锚杆2在孔口中心，将管式光纤光栅传感器绑扎在测斜管4上，并将测斜管4置于孔口下侧，测斜管4位于锚固浆体3外层。锚杆2表面的光纤光栅应变传感器1和浆体3外层的管式光纤光栅传感传感器皆串联有温度传感器，用于补偿。其中，浆体外层的管式光纤光栅传感器和锚杆2表面的传感器要一一对应于同一锚固深度。在浆体浇筑养护完成后，利用解调仪5连接光纤光栅应变传感器和管式光纤光栅传感测量锚杆应变值和浆体外层应变值。采集锚杆2多个位置的应变值
Figure GDA0002641593610000051
和对应同一深度位置锚固浆体外层的应变值
Figure GDA0002641593610000052
S2：在不考虑浆体存在裂缝情况下，获取锚固浆体的泊松比υc、弹性模量Ec、锚杆2的弹性模量Ef、、锚杆2中心到浆体外层的距离rc、数据采集点的锚固深度z以及锚杆的半径为rf，，通过上述数据计算出应变从锚杆传递到浆体外层的传递系数T(k)。其中，当受到边坡滑动作用时，锚杆2受到拉力产生受拉应变，应变将通过锚杆2和浆体3的截面传递到浆体，再由内层浆体传递到外层浆体，当不考虑浆体存在裂缝时，锚固浆体外层的应变值和对应位置锚杆的应变值满足式(1)
Figure GDA0002641593610000061
对式(1)按如下式(2)进行傅里叶变换，
Figure GDA0002641593610000062
其中k为锚固深度z在频域中的坐标，对式(1)进行傅里叶变换之后可确定浆体理论计算应变频域值与锚杆应变频域值的等式关系，如式(3)
Figure GDA0002641593610000063
对式(2)进行转换，即可得到锚杆应变频域值到浆体外层的理论计算应变频域值的传递系数，如式(4)所示
Figure GDA0002641593610000064
S3：将锚杆2的多个位置的应变值
Figure GDA0002641593610000065
对其锚固深度z进行傅里叶变换，得到锚杆2多个位置的应变频域值
Figure GDA0002641593610000066
S4：将步骤S3计算得到的锚杆2的多个位置应变频域值
Figure GDA0002641593610000067
与步骤S2计算得到的各对应锚固深度的传递系数T(k)相乘，得到浆体外层的理论计算应变频域值
Figure GDA0002641593610000068
其中
Figure GDA0002641593610000069
S5：将步骤S4中计算所得到的浆体外层理论计算应变频域值
Figure GDA00026415936100000610
对其频域坐标k按式(6)进行逆傅里叶变换，其中式(6)为
Figure GDA00026415936100000611
得到浆体外层的理论计算应变；
S6：浆体外层的实测应变
Figure GDA00026415936100000612
为因裂缝而产生应变传递损失后的残余应变，将浆体外层多个位置的实测应变
Figure GDA00026415936100000613
与步骤S5计算的理论计算应变
Figure GDA00026415936100000614
相比较，利用实测应变与理论计算应变差值
Figure GDA00026415936100000615
即可量化表征浆体多个位置的裂缝。
此基于应变损失的浆体裂缝监测方法，采用测量边坡锚杆2和锚固浆体3应变的系统和一套精确计算锚固浆体裂缝情况的算法，通过精确基于光纤光栅应变传感器1的实测数据，经过精确计算，给出了锚固浆体3的裂缝具体拓展指标，能够长期有效适用于边坡恶劣环境中的锚固浆体裂缝监测和计算，较为精确地提供锚固浆体裂缝大小，有利于滑坡风险的评估，而且本方法的成本较低、可靠性高、计算精度高，有效实现了锚固结构的浆体健康庄康的长期和实时监测。
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (5)

1.一种基于应变损失的浆体裂缝监测方法，其特征在于,包括以下步骤：
S1：安装锚杆，浇筑砂浆，采集所述锚杆多个位置的应变值
Figure FDA0002641593600000011
和对应同一深度位置锚固浆体外层的应变值
Figure FDA0002641593600000012
S2：在不考虑浆体存在裂缝情况下，获取锚固浆体的泊松比υc、弹性模量Ec、锚杆的弹性模量Ef、、锚杆中心到浆体外层的距离rc、数据采集点的锚固深度z以及锚杆的半径为rf，通过上述数据计算出应变从锚杆传递到浆体外层的传递系数T(k)，锚固浆体外层的应变值和对应位置锚杆的应变值满足式(1)
Figure FDA0002641593600000013
对式(1)按如下式(2)进行傅里叶变换，
Figure FDA0002641593600000014
式(2)，其中k为锚固深度z在频域中的坐标，对式(1)进行傅里叶变换之后可确定浆体理论计算应变频域值与锚杆应变频域值的等式关系，如式(3)
Figure FDA0002641593600000015
对式(2)进行转换，即可得到锚杆应变频域值到浆体外层的理论计算应变频域值的传递系数，如式(4)所示
Figure FDA0002641593600000016
S3：将所述锚杆的多个位置的应变值
Figure FDA0002641593600000017
对其锚固深度z进行傅里叶变换，得到锚杆多个位置的应变频域值
Figure FDA0002641593600000018
S4：将步骤S3计算得到的所述锚杆的多个位置应变频域值
Figure FDA0002641593600000019
与步骤S2计算得到的各对应锚固深度的传递系数T(k)相乘，得到浆体外层的理论计算应变频域值
Figure FDA00026415936000000110
其中
Figure FDA00026415936000000111
S5：将浆体外层的理论计算应变频域值进行逆傅里叶变换，得到浆体外层的理论计算应变；
S6：将浆体外层的理论计算应变与因裂缝而产生了应变损失的浆体外层实测应变进行比较，利用两者差值表征的应变损失评估浆体裂缝。
2.根据权利要求1所述的基于应变损失的浆体裂缝监测方法，其特征在于：在步骤S1中，利用光纤光栅应变传感器采集锚杆应变值和浆体外层应变值。
3.根据权利要求2所述的基于应变损失的浆体裂缝监测方法，其特征在于：在浇筑砂浆前，预先将所述光纤光栅应变传感器粘贴在锚杆表面，浇筑砂浆时，利用扶正器保证锚杆处于孔口中心，将管式光纤光栅传感器绑扎在测斜管上，并将测斜管置于孔口下侧，测斜管位于锚固浆体外层，利用解调仪连接光纤光栅应变传感器测量锚杆应变值和浆体外层应变值。
4.根据权利要求1所述的基于应变损失的浆体裂缝监测方法，其特征在于：在步骤S5中，将步骤S4中计算所得到的浆体外层理论计算应变频域值
Figure FDA0002641593600000021
对其频域坐标k按式(6)进行逆傅里叶变换，其中式(6)为
Figure FDA0002641593600000022
5.根据权利要求1所述的基于应变损失的浆体裂缝监测方法，其特征在于：在步骤S6中，浆体外层的实测应变
Figure FDA0002641593600000023
为因裂缝而产生应变传递损失后的残余应变，将浆体外层多个位置的实测应变
Figure FDA0002641593600000024
与步骤S5计算的理论计算应变
Figure FDA0002641593600000025
相比较，利用实测应变与理论计算应变差值
Figure FDA0002641593600000026
即可量化表征浆体多个位置的裂缝。
CN201911150891.8A 2019-11-21 2019-11-21 一种基于应变损失的浆体裂缝监测方法 Active CN110954006B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911150891.8A CN110954006B (zh) 2019-11-21 2019-11-21 一种基于应变损失的浆体裂缝监测方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911150891.8A CN110954006B (zh) 2019-11-21 2019-11-21 一种基于应变损失的浆体裂缝监测方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110954006A CN110954006A (zh) 2020-04-03
CN110954006B true CN110954006B (zh) 2020-12-01

Family

ID=69978040

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911150891.8A Active CN110954006B (zh) 2019-11-21 2019-11-21 一种基于应变损失的浆体裂缝监测方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110954006B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113758433B (zh) * 2021-08-30 2022-10-28 武汉理工大学 一种光纤测缝计及其测缝方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3785577B1 (ja) * 2004-12-10 2006-06-14 関西ティー・エル・オー株式会社 ひび割れ検出システム及びひび割れ検出方法
CN101634149B (zh) * 2009-08-05 2011-07-06 朱奎 预应力锚杆基坑支护及施工方法
CN103572680B (zh) * 2012-08-02 2016-01-20 五冶集团上海有限公司 煤矿采空区的公路路基填筑施工方法
CN110360979B (zh) * 2019-07-04 2021-12-07 哈尔滨工业大学（深圳） 一种混凝土裂缝监测方法及系统
CN110455651A (zh) * 2019-08-12 2019-11-15 武汉理工大学 一种基于长方体试件的沥青路面抗疲劳开裂性能评价方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110954006A (zh) 2020-04-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8640544B2 (en) Method for analyzing structure safety
KR100959193B1 (ko) 시공 중 터널에 대한 실시간, 정량적 안정성 평가판단방법및 그 장치
CN104976983B (zh) 一种采用分布式监测装置监测滑坡的方法
RU2010132231A (ru) Системы и способы для анализа скважинных данных
CN103105140B (zh) 大型建筑物变形监测装置以及用其监测的方法
CN103604384A (zh) 船闸结构应变、应力分布式光纤监测方法及系统
CN106996806A (zh) 管道健康状态在线检测系统
CN102636307A (zh) 一种竖向预应力钢筋有效应力水平测试装置及其测试方法
CN101839781B (zh) 悬索桥主缆状态快速识别方法及装置
CN110954006B (zh) 一种基于应变损失的浆体裂缝监测方法
CN202599578U (zh) 一种竖向预应力钢筋有效应力水平测试装置
CN107300432A (zh) 一种用于实现现场自适应索力测量的方法和装置
CN110608029B (zh) 一种钻孔测试液氮致裂煤层裂隙的介质耦合装置及方法
CN108917998A (zh) 一种利用超声波回波监测围岩应力状态的监测方法及系统
CN203981124U (zh) 船闸结构应变和应力分布式光纤监测装置
CN205352597U (zh) 一种桥梁永存预应力检测装置
CN207472227U (zh) 一种新型边坡地表位移的监测装置
CN213148168U (zh) 一种基于穿孔式地连墙的长期应力监测系统
JP2003262580A (ja) 地中埋設物の腐食診断方法、腐食診断プログラム、腐食診断プログラムを記録した記録媒体、および腐食診断装置
CN106840474B (zh) 一种混凝土支撑的轴向应力测算方法
CN110197015B (zh) 一种坝基预应力锚索有效拉应力测定方法
CN108037274A (zh) 一种混凝土结构实时监测装置以及方法
CN115752319B (zh) 一种水平位移自动监测系统及监测方法
CN108106543B (zh) 基于光纤弯曲损耗的边坡监测多点位移传感器
Suknev Determination of elastic properties of rocks under varying temperature

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant