[发明专利]一种大截面抗滑桩早期抗滑的变形监测系统及评估方法

说明书

本发明公开了一种大截面抗滑桩早期抗滑的变形监测系统及评估方法，该系统包括单模光纤、布里渊光时域反射计、试块、导热系数检测仪、地质测温系统和模拟软件，通过单模光纤测得抗滑桩自身温度分布和变形应变ε₁，通过导热系数检测仪测量试块导热系数得到抗滑桩导热系数，根据自身温度、尺寸和周围地质温度数据设定抗滑桩边界条件，通过模拟软件模拟计算出抗滑桩因固化过程中水化热导致的应变ε₂，利用测得变形应变ε₁减去水化热导致的应变ε₂，即可得出由滑坡推力产生的应变△ε。本发明准确的监测了由滑坡推力产生的抗滑桩应变，其操作方便、构造简单，成本低，误差小。

技术领域

本发明属于抗滑桩变形监测领域，涉及一种抗滑桩早期抗滑的变形监测，具体涉及一种大截面抗滑桩早期抗滑的变形监测系统及评估方法。

背景技术

在大量工程滑坡发生的背景下，抗滑桩作为滑坡治理中最有效的手段之一，得到了广泛的应用。因此，抗滑桩的设计理论和工程作用研究也越来越重要，作为获取抗滑桩实际工作状态的监测技术，更是随着经济与安全评价的需要而取得进一步的发展。

抗滑桩的监测手段主要有钢筋计、测斜仪、土压力计、全球定位系统(GPS)、全站仪、布里渊光时域反射计(BOTDR)等。钢筋计、测斜仪、土压力计都属于点式监测，由于桩深较大、施工条件限制，监测设备的存活率较低，并且在监测过程中存在误差大、监测点数量设置复杂、数据采集效率低等问题。抗滑桩深部位移监测主要是应用测斜仪，采样间隔及数据采集效率较低，而且手动测斜仪不同监测时间点位误差较大。

布里渊光时域反射测量计(BOTDR)是一项非常适用于抗滑桩监测的技术，其能在短时间内获得大量的有关抗滑桩桩身变形信息，通过材料的本构关系可直接将监测物理量转化为工程评价所需要的目标物理量，不需要设置大量的假设和经验性参数，具有实时、动态、分布式等优点。光纤尺寸小，铺设在桩体内对结构几乎没有影响，并且埋设简易、存活率高，不存在点位对照是否一致的问题，克服了常规监测手段应用中的一些不足，检测设备能够设置监测间隔时间，可以进行持续监测，在一段时间内获得大量的监控数据。

BOTDR的原理是布里渊频移与拉伸应变和温度成正比，监测结果为应变，包括应力应变和温度应变两部分，它不单独测量纤维的温度和结构应力对纤维的影响。理论上，随着滑坡推力效应的增加，靠近滑坡的桩体应变也应增大。然而桩基检测实验的监测结果表明，在大截面抗滑桩浇筑后的几个月内，桩身在任何位置的应先增大后减小，这主要是由早期混凝土水化热引起的。关于抗滑桩的抗滑变形已有很多研究，但是早期的却很少。抗滑桩通常是混凝土浇筑，水泥由矿物制成的多种化合物组成，在浇筑混凝土的过程中，这些化合物开始与水反应，水化热释放的热量非常大，导致温度急剧升高。然后，桩的温度通过传热到周围的岩土介质。该过程将持续一段时间，受桩体材料，几何特性和环境温度的影响，对应变读数的影响是现场测试的潜在问题，无法通过监测数据得到桩体早期的抗滑变形。大截面抗滑桩通常是人工挖孔，在桩的施工完成后，滑体应力释放作用于桩上。同时温度升高会产生温度应力，然后结构变形。对于早期抗滑桩桩体受滑体推力和水化热反应的共同作用，需要将地质模型与数值计算相结合建立一种监测系统和评估方法，减去温度对监测数据的影响，来进行准确评估抗滑桩的抗滑性能，得到早期阶段里大截面抗滑桩的抗滑变形。

由于抗滑桩在混凝土浇筑后早期是有水化热的影响，桩体有内部水化热产生的力和外部的滑坡体的推力，通过埋设监测应变的光纤得到的数据是由两者共同作用所得，因此无法通过监测数据来得到桩体早期的抗滑变形。

有实验提出松套光纤的方法监测水化热，将测温光纤放置在松套管中进行监测，实验操作困难、误差大，同时需要两个测温和测应变的光纤及设备，成本高，且两种光纤采样率不同无法精准的同时同步监测，得到结果误差较大。

发明内容