【摘 要】
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岩土体的渗流场是影响库坝、堤防、渠道和基坑等稳定性的重要因素。针对常规渗流监测方法的不足和局限性,本文基于光纤布拉格光栅技术（FBG）和热对流原理,研制了一种内加热刚玉管FBG渗流传感器（简称IHAT-FBG-S）;在室内试验的基础上,引用温度特征值概念,研究了不同流速、不同加热功率下IHAT-FBG-S所测温度特征值与水流流速的关系,验证了该传感器用于渗流监测的可行性。论文的研究工作和成果总结如
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岩土体的渗流场是影响库坝、堤防、渠道和基坑等稳定性的重要因素。针对常规渗流监测方法的不足和局限性,本文基于光纤布拉格光栅技术（FBG）和热对流原理,研制了一种内加热刚玉管FBG渗流传感器（简称IHAT-FBG-S）;在室内试验的基础上,引用温度特征值概念,研究了不同流速、不同加热功率下IHAT-FBG-S所测温度特征值与水流流速的关系,验证了该传感器用于渗流监测的可行性。论文的研究工作和成果总结如下:（1）总结了常规渗流监测技术及其优缺点,介绍了光纤测温渗流监测技术的优势及其应用。（2）基于FBG测温原理和线性热源传热规律,推导出了渗流速率监测的理论方程式,论证了FBG用于监测土体中渗流速率和流向识别的可行性。（3）研制了一种能够对周围土体主动加热的IHAT-FBG-S传感器和金属毛细管温度传感器,介绍了传感器的制作工艺,获得了温升随时间呈“几”字形发展的变化规律,实现了土体中渗流准分布式监测。（4）分析了不同环境的土体中渗流速率测量范围的差异性,渗流速率与温度特征值呈负相关,在试验流速范围内,纯水介质中为二次函数关系,砂土体中为分段线性函数关系。（5）通过分析IHAT-FBG-S传感器迎水面和背水面渗流温度特征值的变化规律,实现了土体中水流方向的识别。（6）分析了IHAT-FBG-S传感器加热时间和加热功率对渗流监测结果的影响。纯水介质中IHAT-FBG-S传感器达到温度稳定所需时间比砂土介质小,且砂土介质中加热稳定时间受流速影响较大。温度特征值与加热功率呈线性正相关,不同IHAT-FBG-S传感器之间的温差随加热功率的增大而增大。一定范围内提高加热功率,可提高土体中渗流监测的准确性与灵敏度。（7）分析了渗流发生前后,砂土体中温度场的变化范围,获得了渗流流速对温度场的影响规律。
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