基于FBG技术的土体含水率测量方法试验

摘要

亲水橡胶是一种水敏性高分子聚合物,具有吸水膨胀、失水收缩的特性,同时其弹性、强度和持水能力保持不变.通过胶黏封装方法,将亲水橡胶与光纤耦合,利用FBG光纤传感技术,精确测量由于亲水橡胶吸水膨胀、失水收缩导致的光纤拉伸和压缩形变,当橡胶与土体含水率达到动态平衡时,可以通过测量光纤形变得到土体含水率.通过试验验证了亲水橡胶体变与其含水率之间的线性相关性,且在反复试验中亲水橡胶吸水、失水的能力基本保持不变,表明亲水橡胶可以作为含水率感测的换能材料;建立了FBG传感器中心波长与亲水橡胶含水率之间的对应关系;通过对黏土含水率的测试,发现该含水率传感器的FBG中心波长与黏土试样含水率呈分段线性关系,表明利用该传感器监测土体含水率的方法具有可行性,不仅可以实现含水率的原位监测,而且还能得到含水率的空间分布及其随时间的实时变化情况,为土体工程性质的评价、地质灾害的预测预报提供依据,具有广泛的应用前景.