CN210108925U - 一种基于透明土的ofdr分布式传感光缆和土界面力学性质试验装置 - Google Patents
一种基于透明土的ofdr分布式传感光缆和土界面力学性质试验装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN210108925U CN210108925U CN201920746402.4U CN201920746402U CN210108925U CN 210108925 U CN210108925 U CN 210108925U CN 201920746402 U CN201920746402 U CN 201920746402U CN 210108925 U CN210108925 U CN 210108925U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- soil
- optical cable
- distributed sensing
- ofdr
- sensing optical
- 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
Links
- 239000002689 soil Substances 0.000 title claims abstract description 95
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 69
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 238000002168 optical frequency-domain reflectometry Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 26
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 17
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims description 5
- 239000003292 glue Substances 0.000 abstract description 2
- 238000004445 quantitative analysis Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005056 compaction Methods 0.000 abstract 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 abstract 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 10
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 5
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 4
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 4
- 238000000917 particle-image velocimetry Methods 0.000 description 4
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 238000007788 roughening Methods 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 2
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种基于透明土的OFDR分布式传感光缆和土界面力学性质试验装置，所述带孔的拉拔模型箱内填筑两层分层压实的透明土，所述分布式传感光缆位于两层透明土之间，一端穿过小孔后接入OFDR解调仪，另一端固定在夹具上，所述刚性加压装置放置于透明土之上，智能测力计与夹具连接，步进电机与智能测力计相连，所述OFDR解调仪有端口可接入分布式传感光缆，所述数码相机置于带孔的拉拔模型箱一侧，并连续拍摄试验过程中光缆与透明土的照片。本实用新型不仅可以用于直接观测和定量分析拉拔过程中缆–土界面及周围土的变形，而且还能测得缆–土界面逐渐脱黏过程中沿光缆的高空间分辨率应变分布。
Description
技术领域
本实用新型涉及岩土体变形的光纤监测工程技术领域，具体涉及一种基于透明土的分布式传感光缆和土界面力学性质试验装置。
背景技术
分布式光纤传感技术已被越来越广泛地应用到各种结构和岩土体的监测工程中。目前监测土体应变的一种常用的方法是把分布式传感光缆以一定深度直接埋入土体，但此时光缆与被测物的耦合性是影响监测准确性的一个重要因素。如何理解光缆和周围土体的应变传递机制，以及如何增强二者之间的变形耦合性是工程中亟待解决的难题。
在分布式传感光缆与土体的变形耦合性方面，国内外已经有了较多的研究成果。但是这些试验还存在以下两点不足：(1)所采用的分布式光纤传感技术的空间分辨率较低(如米级或厘米级)，因而不能获得缆–土界面脱黏过程中沿光缆的高空间分辨率的应变分布；(2)未能直接观测拉拔过程中缆–土界面及周围土的变形情况，也未获得光缆拉拔过程中周围土体的变形场。由以上两方面可知，缆–土界面脱黏的机理仍有待研究。
发明内容
针对现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种可以有效测试分布式传感光缆与土体界面力学性质试验装置。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下方案：
一种基于透明土的分布式传感光缆和土界面力学性质试验装置，它包括透明土、分布式传感光缆、拉拔模型箱、刚性加压装置、夹具、测力计、步进电机、OFDR解调仪、数码相机，所述OFDR解调仪与分布式传感光缆连接，分布式传感光缆由拉拔模型箱内填筑的两层分层压实的透明土之间穿过，固定在夹具上，所述夹具与智能测力计连接，所述智能测力计与步进电机相连，所述数码相机置于拉拔模型箱一侧，并连续拍摄试验过程中光缆与透明土的照片；所述刚性加压装置放置于上层透明土之上。
所述刚性加压装置包括刚性加压板和砝码，所述刚性加压板略微小于模型箱横截面，放置于上层透明土之上，所述砝码均匀置于刚性加压板之上。
所述的OFDR解调仪是基于光频域反射技术的OFDR解调仪。
有益效果
采用本实用新型的基于透明土的分布式传感光缆和土界面力学性质试验方法和装置，通过使用透明土可以直接观测到缆–土界面及周围土的变形情况，并且通过刚性加载板和砝码的作用可施加一定围压，从而模拟真实工况，通过使用OFDR解调仪可实现高精度、高分辨率、准实时测量，获得缆–土界面逐渐脱黏过程中光缆的应变分布情况。本实用新型不仅可以用于直接观测和定量分析拉拔过程中缆–土界面及周围土的变形，而且还能测得缆–土界面逐渐脱黏过程中沿光缆的高空间分辨率应变分布，为研究分布式传感光缆与土体之间的相互作用机制并推动分布式光纤传感技术的应用有重要意义。
附图说明
图1是本实用新型一实施例的结构示意图(正视图)。
图2是本实用新型一实施例中带孔的拉拔模型箱与数码相机的相对位置示意图(侧视图)。
图3是采用本实用新型一实施例的测试方法和装置测得的不同围压下分布式传感光缆的拉拔力–拉拔位移曲线图。
图4是采用本实用新型一实施例的测试方法和装置测得的不同拉拔位移下沿分布式传感光缆的应变分布曲线图。
图5是采用本实用新型一实施例的测试方法和装置测得的某一级拉拔位移下分布式传感光缆周围土体的位移场。
具体实施方式
下面结合附图以及实例对本实用新型作具体描述。
一种基于透明土的分布式光缆和土界面力学性质试验方法和装置，它包括透明土、分布式传感光缆、带孔的拉拔模型箱、刚性加压板、砝码、夹具、智能测力计、步进电机、高空间分辨率OFDR解调仪、数码相机，所述带孔的拉拔模型箱内填筑两层分层压实的透明土，所述分布式传感光缆位于两层透明土之间，其一端穿过小孔后接入OFDR解调仪，另一端固定在夹具上，所述刚性加压板略微小于模型箱横截面，放置于上层土体之上，所述砝码均匀置于刚性加压板之上，所述智能测力计与夹具连接，所述步进电机与智能测力计相连，所述OFDR解调仪有端口可接入分布式传感光缆，所述数码相机置于带孔的拉拔模型箱一侧，并连续拍摄试验过程中光缆与透明土的照片。
作为上述方案的优化，所述土体为透明土，可以观测到光缆和土界面的变形情况。
进一步地，所述模型箱为金属材料制成，模型箱两侧开有对称的小孔，小孔直径略大于待测光缆直径。
进一步地，所述刚性加载板和砝码可实现静力加载，实现围压的模拟。
进一步地，所述OFDR解调仪基于光频域反射技术，可实现高精度、高空间分辨率、准实时测量，获得光缆与土体界面逐渐脱黏过程中沿光缆长度方向的高空间分辨率的应变分布。
进一步地，所述数码相机所拍摄的照片采用粒子图像测速(PIV)或数字图像相关(DIC)软件对拍摄的照片进行分析，从而得到拉拔过程中缆–土界面及周围土的变形场。
本实用新型包括如下步骤：
1)模型箱中土体分两次压实，首先称一半所需透明土放入模型箱，并使之平整；
2)把刚性加载板置于透明土之上，并均匀加上一定质量的砝码，静置特定的时间间隔，取下砝码和刚性加载板，将压实面的透明土打理粗糙；
3)将待测分布式传感光缆穿过模型箱两端的小孔，并施加微小的预应力，使之处于拉展状态，将另一半所需土体倒入模型箱，并使之平整，重复步骤2)；
4)在测试时，把刚性板置于第二层土体之上，根据实际的围压需要放置砝码，放置一段时间后，可开动步进电机进行拉拔试验，并测定拉拔过程中光缆的应变分布；将数码相机置于模型箱一侧，并连续拍摄试验过程中光缆与透明土的照片；
进一步地，使用OFDR解调仪可实时测得拉拔过程中沿光缆的应变分布，从而绘制光缆的应变分布曲线。
进一步地，采用PIV或DIC软件对拍摄的照片进行分析，从而得到拉拔过程中缆–土界面及周围土的变形场。
实施例
如图1和图2所示，一种基于透明土的分布式光缆和土界面力学性质试验方法和装置，它包括分布式传感光缆1、夹具2、带孔的拉拔模型箱3、刚性加压板4、砝码5、透明土、毫米级空间分辨率OFDR解调仪6、智能测力计7、滚动轴承8、步进电机9和数码相机10。所述带孔的拉拔模型箱3内填筑两层分层压实的透明土，所述分布式传感光缆1位于两层透明土之间，其一端穿过小孔后接入OFDR解调仪6，另一端固定在夹具2上，所述刚性加压板4略微小于模型箱横截面，放置于上层透明土之上，所述砝码5均匀置于刚性加压板4之上，所述智能测力计7与夹具2连接，所述步进电机9与智能测力计7相连，所述OFDR解调仪6有端口可接入分布式传感光缆1，所述数码相机10置于拉拔模型箱3一侧。
所述带孔的拉拔模型箱3由金属材料制成，其两侧有对称的小孔，其直径略大于待测分布式传感光缆1。
本实例提供的基于透明土的分布式光缆和土界面力学性质试验方法包括如下步骤：
1)带孔的拉拔模型箱3中透明土分两次压实，首先称一半所需透明土放入模型箱3，并使之平整；
2)把刚性加载板4置于透明土之上，并均匀加上一定质量的砝码5，静置特定的时间间隔，取下砝码5和刚性加载板4，将压实面的透明土打粗糙；
3)将待测光缆1穿过模型箱3两端的小孔，并施加微小的预应力，使之处于拉展状态，将另一半所需透明土倒入模型箱3，并使之平整，重复步骤2)；
4)在测试时，把刚性加载板4置于第二层透明土之上，根据实际的围压需要放置砝码5，放置一段时间后，可开动步进电机9进行拉拔试验，测定拉拔过程中光缆1的应变分布，并采用数码相机10连续拍摄试验过程中光缆1与透明土的照片。
该装置在使用时，采用智能测力计7实时测得并记录拉拔过程中的拉拔力大小，从而得到分布式传感光缆1的拉拔力–拉拔位移曲线，0、3600Pa、5969Pa和16849Pa四种围压条件下的测试结果如图3所示。
该装置在使用时，采用OFDR解调仪6可实时测得拉拔过程中分布式传感光缆1的应变分布，从而绘制光缆的应变分布曲线，0围压下的曲线如图4所示。
该装置在使用时，采用PIV或DIC软件对拍摄的照片进行分析，从而得到拉拔过程中缆–土界面及周围土的变形场，0围压下的分析结果如图5所示。
需要说明的是，除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围内。
Claims (3)
1.一种基于透明土的OFDR分布式传感光缆和土界面力学性质试验装置，其特征在于，它包括透明土、分布式传感光缆、拉拔模型箱、刚性加压装置、夹具、测力计、步进电机、OFDR解调仪、数码相机，所述OFDR解调仪与分布式传感光缆连接，分布式传感光缆由拉拔模型箱内填筑的两层分层压实的透明土之间穿过，固定在夹具上，所述夹具与智能测力计连接，所述智能测力计与步进电机相连，所述数码相机置于拉拔模型箱一侧，并连续拍摄试验过程中光缆与透明土的照片；所述刚性加压装置放置于上层透明土之上。
2.根据权利要求1所述的基于透明土的OFDR分布式传感光缆和土界面力学性质试验装置，其特征在于，所述刚性加压装置包括刚性加压板和砝码，所述刚性加压板略微小于模型箱横截面，放置于上层透明土之上，所述砝码均匀置于刚性加压板之上。
3.根据权利要求1所述的基于透明土的OFDR分布式传感光缆和土界面力学性质试验装置，其特征在于，所述的OFDR解调仪是基于光频域反射技术的OFDR解调仪。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201920746402.4U CN210108925U (zh) | 2019-05-23 | 2019-05-23 | 一种基于透明土的ofdr分布式传感光缆和土界面力学性质试验装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201920746402.4U CN210108925U (zh) | 2019-05-23 | 2019-05-23 | 一种基于透明土的ofdr分布式传感光缆和土界面力学性质试验装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN210108925U true CN210108925U (zh) | 2020-02-21 |
Family
ID=69561820
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201920746402.4U Active CN210108925U (zh) | 2019-05-23 | 2019-05-23 | 一种基于透明土的ofdr分布式传感光缆和土界面力学性质试验装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN210108925U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110057750A (zh) * | 2019-05-23 | 2019-07-26 | 南京大学 | 一种基于透明土的ofdr分布式传感光缆和土界面力学性质试验方法和装置 |
| CN111649925A (zh) * | 2020-06-01 | 2020-09-11 | 河海大学 | 一种基于透明土的管道变形分布式监测装置及监测方法 |
-
2019
- 2019-05-23 CN CN201920746402.4U patent/CN210108925U/zh active Active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110057750A (zh) * | 2019-05-23 | 2019-07-26 | 南京大学 | 一种基于透明土的ofdr分布式传感光缆和土界面力学性质试验方法和装置 |
| CN111649925A (zh) * | 2020-06-01 | 2020-09-11 | 河海大学 | 一种基于透明土的管道变形分布式监测装置及监测方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109357804B (zh) | 一种压实土水平应力测试装置及测试方法 | |
| CN108593883B (zh) | 一种应变式侧向膨胀力测试装置及测量方法 | |
| CN110057750A (zh) | 一种基于透明土的ofdr分布式传感光缆和土界面力学性质试验方法和装置 | |
| Iskander et al. | Spatial deformation measurement using transparent soil | |
| Kurup et al. | Calibration chamber studies of piezocone test in cohesive soils | |
| CN210108925U (zh) | 一种基于透明土的ofdr分布式传感光缆和土界面力学性质试验装置 | |
| CN109868849B (zh) | 一种桩土相互作用可视化试验装置及其试验方法 | |
| CN105865365B (zh) | 土体变形分布式光纤监测标定与试验方法及其装置 | |
| CN109187194B (zh) | 一种基于ofdr的土体张拉力学特性光纤监测与测试方法及装置 | |
| CN1651899A (zh) | 一种纤维织物面外渗透率的测试方法 | |
| CN111649925B (zh) | 一种基于透明土的管道变形分布式监测装置及监测方法 | |
| CN108086369B (zh) | 不同嵌岩深度下桩土共同作用位移应力测量装置和方法 | |
| CN107144525A (zh) | 复杂非均质结构体的动态应力场演化规律的测量方法 | |
| Li et al. | Evaluating a new method for simultaneous measurement of soil water retention and shrinkage curves | |
| CN108982263A (zh) | 基于土体变形和剪切带发展的单桩循环t-z模型参数测量装置 | |
| CN117388082B (zh) | 一种前拉式隧道锚室内试验模型及试验方法 | |
| CN110849729B (zh) | 一种基坑柔性挡墙墙后有限黏性土主被动土压力模型试验装置 | |
| CN213986020U (zh) | 一种装配式加筋土挡墙载荷性能试验系统 | |
| CN108343099B (zh) | 动波压力下桩的水平承载力测试装置及测试方法 | |
| CN112649304A (zh) | 一种装配式加筋土挡墙载荷性能试验系统及试验方法 | |
| CN107894251A (zh) | 基于3d打印技术对屋面的排水结构进行检测的方法 | |
| CN109458976A (zh) | 一种测定混凝土内部应变的装置及其测定方法 | |
| CN215447825U (zh) | 一种离心模型试验中的边坡位移测试装置 | |
| CN210636477U (zh) | 水平荷载作用下压力型锚杆承载特性模型试验装置 | |
| CN104315989B (zh) | 一种测量岩石区域形变的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |