工程地质学报
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工程地质学报  2018, Vol. 26 Issue (6): 1439-1446    DOI: 10.13544/j.cnki.jeg.2017-388
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基于光纤光栅的土体含水率快速测定试验研究
周谷宇1, 朱鸿鹄1,2, 朱宝1, 张诚成1, 施斌1
1. 南京大学地球科学与工程学院 南京 210023;
2. 南京大学(苏州)高新技术研究院 苏州 215123
EXPERIMENTAL STUDY ON RAPID DETERMINATION OF SOIL MOISTURE CONTENT BASED ON FIBER BRAGG GRATING TECHNIQUE
ZHOU Guyu1, ZHU Honghu1,2, ZHU Bao1, ZHANG Chengcheng1, SHI Bin1
1. School of Earth Sciences and Engineering, Nanjing University, Nanjing 210023;
2. Nanjing University High-tech Institute at Suzhou, Suzhou 215123
 全文: PDF (2742 KB)   HTML( )   输出: BibTeX | EndNote (RIS)      背景资料
摘要 土体含水率与其强度、变形和渗透特性密切相关。快速测定原位土体的含水率是地基基础工程中的一个重要课题。针对现有测量方法在实时性等方面的不足,本文首次提出了一种基于光纤布拉格光栅(FBG)技术快速测定土体含水率的方法。该方法利用落球对埋设在砂土中的FBG应变传感器施加冲击荷载,获得传感器在冲击过程中的应变状态及其变化规律,在此基础上提出了峰值应变的概念;通过控制变量法,对不同含水率的砂土进行多组室内试验。试验结果表明:峰值应变随着含水率的增加而近似线性减小,因此可通过经验方程估算出土体含水率。最后分析了该方法中可能的误差来源及减小误差的方法。
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作者相关文章
周谷宇
朱鸿鹄
朱宝
张诚成
施斌
关键词含水率   光纤光栅(FBG)   落球试验   现场测定     
Abstract: Soil moisture content has a great influence on the strength, deformation and permeability of soils. How to measure soil moisture content rapidly is an important subject in foundation engineering. Aiming at the problems such as poor real-time ability in existing measurements, a new method based on fiber Bragg grating(FBG)technique for rapid determination of soil moisture content is proposed in this paper. By using free-fall balls, impact loads are applied to FBG strain sensors embedded in sandy soil. The strains and their variation of sensors in this process are measured. Based on the analysis of the variation of strain, the concept of peak strain is introduced. By controlling variable method, an indoor test on sandy soil is carried out under the condition of different moisture contents. The experimental results show that peak strain decreases with increasing of moisture content. There is a nearly linear relationship between the moisture content and the peak strain. Therefore, soil moisture content can be estimated by an empirical calculation formula. The possible errors in the method are analyzed, and the methods for reducing errors are given.
Key wordsMoisture content   Fiber Bragg grating(FBG)   Falling ball test   Field measurement   
收稿日期: 2017-08-13;
基金资助:国家自然科学基金面上项目(41672277),江苏省自然科学基金面上项目(BK20161238),苏州市科技计划项目(SYG201612)资助
通讯作者: 朱鸿鹄(1979-),男,博士,副教授,硕士生导师,主要从事地质工程、岩土力学方面的教学和研究工作.Email:zhh@nju.edu.cn     E-mail: zhh@nju.edu.cn
作者简介: 周谷宇(1994-),男,硕士生,主要从事地质工程、岩土工程方面的研究工作.Email:zhougy@smail.nju.edu.cn
引用本文:   
周谷宇,朱鸿鹄,朱宝等. 基于光纤光栅的土体含水率快速测定试验研究[J]. 工程地质学报, 2018, 26(6): 1439-1446.
ZHOU Guyu,ZHU Honghu,ZHU Bao et al. EXPERIMENTAL STUDY ON RAPID DETERMINATION OF SOIL MOISTURE CONTENT BASED ON FIBER BRAGG GRATING TECHNIQUE[J]. Journal of Engineering Geology, 2018, 26(6): 1439-1446.
 
没有本文参考文献
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