光纤光栅传感技术在岩层沉降实验中的应用

"采场上覆岩层沉降变形的光纤检测实验" 本文主要探讨了利用光纤光栅传感技术来定量分析相似材料模型实验中岩层变形的过程。光纤光栅传感器是一种精密的监测工具，能准确地捕捉到岩层的微小变形，这对于理解和预测采矿活动对地面的影响至关重要。 在实验中，研究人员在实验室环境中模拟了煤矿采场的上覆岩层沉降变形。他们采用0.5米平面模型，并利用2至6个不同类型的光纤Bragg光栅传感器——包括不锈钢封装和醋酸乙烯封装的传感器——来构建监测系统。这些传感器被嵌入到3个500mm×425mm×73mm的相似材料模型中，模型的几何相似比设定为1:800，以确保实验的准确性。同时，为了对比验证，模型对应位置还安装了2到3个百分表。 通过实验，研究人员发现模型岩层的沉降变形与传感器记录的波长漂移量之间存在线性关系。具体来说，每单位下沉量导致的不锈钢封装和醋酸乙烯封装光纤Bragg光栅传感器的波长漂移量分别为66.17～290.46 pm/mm和778.19 pm/mm。这表明，光纤光栅传感器不仅能检测垂直位移，还能感知水平位移，为测量相似模型内的应力和应变提供了有效手段。 该研究的意义在于，它提供了一种实时监测上覆岩层移动的方法，这对于矿井开采过程中的安全管理和灾害预防具有重要价值。此外，由于光纤光栅传感器的高灵敏度和非接触特性，它们可以在恶劣环境下持续工作，为现场监测提供可靠数据。 关键词涉及的技术和概念包括：光纤Bragg光栅传感器（FBG）、岩层的水平位移、岩层的垂直移动以及相似材料模型。这项研究受到国家自然科学基金的支持，其成果对于进一步提升采矿工程的安全性和可持续性有着积极的推动作用。 这篇科研论文详细介绍了光纤光栅传感技术在模拟岩层变形实验中的应用，展示了其在地质力学和采矿工程领域中的潜力。通过这种先进的监测技术，研究人员可以更精确地评估和预测开采活动对地表及地下结构的影响，从而制定出更有效的防护措施。