[发明专利]一种测试传感光缆与土体变形协调性的方法

权利要求书

1.一种测试传感光缆与土体变形协调性的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)制备试验土条，将传感光缆埋入土条；

2)推动土条，使土条发生弯曲变形；

3)通过数控直线位移滑台、激光位移传感器及其数据采集器测量土条的第一弯曲变形；由于第一弯曲变形的测量精度非常高，因此视为土条的实际弯曲变形，相应的应变视为土条的实际应变；采用分布式光纤传感技术测量土条两侧的应变分布，传感光缆的应变即是土条上相应位置的应变，利用传感光缆的应变计算土条的第二弯曲变形；

4)变形传递系数t用于表征土体应变传递至纤芯的传递效率，即纤-土变形协调性；

其中，ε_fmax为传感光缆实测的土条应变最大值；ε_smax为与传感光缆所在位置土条实际应变最大值；v_fmax为土条第二弯曲变形的最大值；v_smax为土条第一弯曲变形的最大值；根据弯曲变形与应变的关系，应变之比应为弯曲变形的二阶导数之比。

2.根据权利要求1所述的测试传感光缆与土体变形协调性的方法，其特征在于，所述步骤3)中分布式光纤传感技术使用的仪器为光背向散射反射计；传感光缆的应变量为：

其中，ε为传感光缆应变；ΔL为传感光缆的变形量；L为传感光缆的原长；t_str为传感光缆变形后的延迟时间；t_ref为传感光缆的参考延迟时间；c为光速；N为传感光缆的纤芯有效群折射率；k为应力光学常数，k需在每次测试前通过预加应变进行标定。

3.根据权利要求2所述的测试传感光缆与土体变形协调性的方法，其特征在于，所述分布式光纤传感技术还包括FBG、BOTDA或BOTDR。

4.根据权利要求1所述的测试传感光缆与土体变形协调性的方法，其特征在于，所述步骤3)中测量土条的第一弯曲变形的方法还可以采用粒子图像测速法。

5.根据权利要求1所述的测试传感光缆与土体变形协调性的方法，其特征在于，所述土条的弯曲变形计算公式为：

其中，d为土条拉伸侧与压缩侧传感光缆之间的距离；Δε(x_i)为x_i处传感光缆拉伸侧与压缩侧的应变之差，即弯曲应变；Δx为应变采集设备的采样间隔；x_i为应变ε(x_i)的空间坐标，且x_i＝n·Δx；L为土条的长度。

6.根据权利要求1所述的测试传感光缆与土体变形协调性的方法，其特征在于，所述步骤1)中制备试验土条和将传感光缆埋入土条的步骤包括：

11)将试验土体碾细、自然风干，按设计含水率和干密度称取适量的土料和水，将水与土料充分混合搅拌，装入密封袋在干燥皿中静置24小时以上，使水土充分均匀；

12)在制样模具内部涂抹润滑剂，称取一半配制好的土料，压至模具的1/2深处；沿土条长度布设两根传感光纤，拉直后在模具内装入余下的土料，压至设计高度；

13)将制好的土条用保鲜膜包裹密封，静置2小时以消除土条制作过程中产生的残余应力。

7.根据权利要求1所述的测试传感光缆与土体变形协调性的方法，其特征在于，所述步骤2)推动土条，使土条发生弯曲变形的过程为：

采用千斤顶分级推动土条使其发生弯曲变形直至破坏，采用百分表控制每级加载的位移量。