光纤光栅传感在岩石变形破坏检测中的应用研究

"岩石变形破坏过程的光纤光栅传感检测方法研究 (2010年) - 自然科学 论文" 光纤光栅传感技术是一种基于布拉格光栅原理的新型传感技术，它在地质力学、土木工程以及石油矿业等领域有着广泛的应用。该技术的核心在于利用光纤中的布拉格光栅来捕获和分析光的特性，从而获取被测对象的物理参数，如应变、压力、温度等。在本文中，研究者探讨了将光纤光栅应用于岩石变形破坏过程检测的新方法。 传统的岩石力学实验通常依赖于应变片和机械位移计来测量岩石在受压状态下的变形。然而，光纤光栅传感器由于其特有的优点，如高灵敏度、抗电磁干扰、耐腐蚀以及分布式测量能力，使得其在复杂环境下的监测更为可靠。研究中，作者魏世明和柴敬将裸露的光纤光栅粘贴在岩石样本的轴向和环向上，同时在相同位置粘贴应变片作为对照，然后在MTS伺服机上进行单轴压缩实验，记录加载过程中的应变变化。 实验结果显示，光纤光栅的测试效果在轴向和环向都优于应变片。在轴向方向，光纤光栅的精度与MTS位移计相当，误差仅为2.8%，显示出极高的测量准确度。而在环向，光纤光栅的测试结果甚至优于MTS的环向应变计。这些发现表明，光纤光栅表面粘贴法能有效地应用于岩石单轴压缩实验，且通过应变传递换算后，可以达到与传统设备相当的测试精度。 这项研究对于提高岩石变形监测的精度和实时性具有重大意义。光纤光栅传感技术的引入不仅能够提供更精确的数据，而且由于其远程监测和分布式特性，可以实现在恶劣环境下对岩石结构的连续监测，对于预防地质灾害、矿井安全以及地下工程建设等领域具有重要价值。通过这种方法，研究人员可以更好地理解岩石在受压条件下的变形规律，进而预测和控制可能的破坏行为。 这篇论文展示了光纤光栅传感技术在岩石力学研究中的巨大潜力，为地质力学领域的检测手段带来了革新，同时也为未来相关领域的研究提供了新的思路和技术支持。