张诚成
- 作品数：51 被引量：213H指数：10
- 供职机构：南京大学更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家重点基础研究发展计划苏州市科技计划项目更多>>
- 相关领域：建筑科学天文地球自动化与计算机技术理学更多>>
- 岩土体灾变感知与应用被引量：14
- 2023年
- 地球宜居性是21世纪的前沿科学问题.作为人类赖以生存的岩土体,在自然力和人类活动多场作用下不断运动着,它的失稳会直接诱发各类地质与岩土工程灾害,影响人居环境、工程安全及社会经济可持续发展.因此,岩土体灾变信息的获取质量决定了防灾减灾的成效.岩土体是自然历史的产物,其内部存在各种力学不连续界面,可分为物质界面、状态界面和运动界面三类,它们控制着岩土体的稳定性;针对这些界面高隐蔽性、强不确定性的特点,从原位观测技术时空连续性角度,论述了观测技术从检测、探测、监测,最后到感知的演进过程;介绍了分布式光纤感测技术的原理与特点,它是实现岩土体灾变感知的理想手段.本文重点展现了作者团队20年来在岩土体灾变光纤感知理论和技术方面取得的成果,包括岩土应变感知耦合理论、岩土水分与渗流感知方法、岩土灾变事件识别与预测模型,以及岩土体灾变光纤感知技术体系等四个方面;介绍了岩土体灾变感知技术应用于采场覆岩物质界面感知、地面沉降状态界面感知和库区边坡灾变运动界面感知的三个典型案例,并展示了新的科学发现和认识.最后指出了岩土体灾变光纤感知技术今后的发展方向和前沿研究课题.
- 施斌朱鸿鹄张诚成孙梦雅张巍张泰银
- 关键词：岩土体灾变感知
- 基于光纤光栅的土体含水率快速测定试验研究被引量：5
- 2018年
- 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。
- 周谷宇朱鸿鹄朱宝张诚成张诚成
- 关键词：含水率
- 川西甲基卡锂矿3211 m科学深钻多物理量分布式光纤观测被引量：8
- 2022年
- 川西甲基卡锂矿3211 m科学深钻位于青藏高原东缘鲜水河断裂及川藏铁路附近,是目前青藏高原上最深的科学钻孔.利用此深钻观测深部物理场和浅部环境的变化过程,对于研究青藏高原地壳活动、川藏铁路场地稳定性和生态环境保护等均具有重要意义.采用分布式光纤传感(distributed fiber optic sensing,DFOS)技术,我们研发了高强度、耐高温的特种传感光缆,成功植入甲基卡锂矿深钻中,建成了世界上海拔最高和深度最大的光纤观测孔,实现了应变、温度、振动、水分等多物理量的分布式原位观测.本文是甲基卡光纤观测孔第一阶段的成果,包括岩体热导率的原位测定、钻孔回填过程的分布式声波振动(distributed acoustic sensing,DAS)观测、地震监测与地震成像等方面的初步进展.研究表明:DFOS应用于深钻全断面多物理量观测是可行的,它完全能适应深钻高温和高压的观测环境,并具有长距离、实时、连续分布式观测的优势;将分布式温度传感光纤、应变传感光纤和声波传感光纤集于一根传感光缆的设计思路保障了深钻传感光缆的安装质量,并为DFOS技术应用于地球物理和地质工程的多物理场观测开辟了广阔的应用空间.
- 施斌王宝善张诚成顾凯阮友谊李广伟王勤魏广庆张丹朱鸿鹄程刚陈颙
- 关键词：分布式光纤传感地震监测
- 传感光纤-砂土界面力学性质的试验研究被引量：21
- 2014年
- 近年来分布式光纤感测技术在岩土与地质工程领域的应用研究已成为一个研究热点,但工程实践表明,埋入式传感光纤与被测岩土体之间的变形协调性会对监测结果产生显著的影响,该问题一直制约着光纤感测技术在工程监测中的推广。本文通过一系列室内拉拔试验,对比了3种预埋于砂土中的单模光纤在不同上覆压力的作用下的拉拔力-拉拔位移曲线,并建立了一个用于描述光纤-砂土界面力学性质的三段式的拉拔模型,分析峰值拉拔力、残余拉拔力、有效拉拔位移和残余拉拔位移4个参数在不同上覆压力作用下的变化情况。分析结果揭示传感光纤-砂土界面的力学特性和应力传递规律,为分布式光纤传感技术在岩土体变形监测中的应用,尤其在变形监测光纤的选用标准方面,提供了参考依据。
- 佘骏宽朱鸿鹄张诚成施斌严珺凡
- 关键词：拉拔试验
- 低围压下锚固点应变传感光缆与土体变形耦合性试验研究被引量：7
- 2019年
- 应变传感光缆与被测土体之间的耦合性是决定分布式光纤监测准确性的关键。为解决土工模型试验中传感光缆与被测松填砂土间的变形耦合性问题,本文研制了一种锚固点应变传感光缆,并利用自制的光缆-土体耦合性试验装置,开展了相关的光缆拉拔试验,探究了低围压下锚固点对应变传感光缆与砂土之间耦合性的影响及作用机理。研究结果表明:光缆的轴向应变随拉拔位移的增大而增大,但应变传递被限制在0. 35 m以内;相同拉拔位移下,锚固点应变传感光缆比普通传感光缆需要更大的拉拔力;锚固点大大降低了应变梯度,使应变在一定范围内呈现出平均化的特征,影响范围为锚固点前后0. 05~0. 075 m以内。提出了耦合性的提升率指标,以此定量评价锚固点对增强光缆与土体耦合性的作用效果。本次试验中锚固点的提升率为97. 41%,表明锚固点可有效增强光缆与土体的耦合性;同时,提出了一个力学模型来模拟锚固点应变传感光缆在松填砂土中的拉拔过程,准确地描述了光缆拉拔力与锚固点受力和光缆表面摩擦力之间的关系。研究成果对于土工模型试验中分布式光纤测试技术的应用提供了科学依据。
- 张松施斌张诚成刘苏平顾凯张磊
- 关键词：耦合性锚固点低围压拉拔试验
- 土钉横向抗剪效应对边坡稳定性的影响被引量：4
- 2022年
- 土钉支护是边坡治理、基坑开挖的一种经济、便捷的支护型式,在设计中一般只考虑土钉轴向受力,而忽略土钉的抗剪、抗弯效应。为了探究工程实践中土钉支护黏土质边坡的横向抗剪效应边坡稳定性的贡献,本文根据极限平衡法,推导了考虑土钉横向抗剪效应的边坡稳定性计算公式,并系统研究了该作用对边坡安全系数大小以及潜在滑移面位置所产生的影响规律。研究结果显示,土钉抗剪效应对提高边坡稳定性有着很大的影响。当抗剪效应因子从0增大0.3时,边坡安全系数随着土钉倾角有着先增大后减小的规律,土钉的最优倾角也相应增大。在土钉长度和倾角不变的情况下,考虑土钉抗剪效应使得边坡的安全系数计算值有所提高,同时推测出的边坡滑移面后移。在抗剪效应因子从0增至0.5的过程中,安全系数可以提高两到三成。本研究的结论为在工程中更合理应用土钉支护技术提供了参考依据。
- 田坤朱鸿鹄张诚成
- 关键词：土钉支护滑裂面
- 分布式光纤探测地裂缝的理论基础探讨被引量：8
- 2019年
- 地裂缝监测是科学认识其成灾机制并进行灾害防治必不可少的工作。高空间分辨率分布式光纤感测(DFOS)技术的发展及其在地质和岩土工程监测中的应用,为地裂缝的精细化探测提供了技术支撑。本文探讨了DFOS技术探测地裂缝的理论基础。以地裂缝形成过程中土体的张拉破坏模式为例,结合传感光缆应变的特点,提出了基于线应变的地裂缝形成判定准则:Rs=ε3/εt(其中,εt为土体的极限拉应变,ε3为最小主应变)。当Rs小于1时,最小主应变小于极限拉应变,土体未发生张拉破坏;当Rs大于1时,土体发生张拉破坏,地裂缝形成。在此基础上,对DFOS探测地裂缝过程中存在的空间分辨率效应、传感光缆-土体界面效应、应变局部化效应、温度效应和应变传递效应及其对策进行了分析和讨论。在实际应用中需针对不同的地质条件和监测需要,对这些效应进行分析和处理,以提高监测结果的准确性。
- 张诚成施斌施斌朱鸿鹄
- 关键词：地裂缝
- 基于光纤监测的边坡应变场可视化系统研究被引量：9
- 2017年
- 近年来分布式光纤传感技术已成为土工测试领域的一股新生力量,在岩土体尤其是边坡的变形监测中发挥了日益重要的作用。基于该技术构建的边坡智能监测系统能捕捉坡表和坡体内部应变场的时空分布特征。由于光纤监测可获取海量数据,如何对其进行高效的提取、处理和挖掘是该技术应用中的瓶颈。基于MATLAB开发的边坡应变场可视化系统通过用户界面实现了对海量光纤监测数据的识别、去噪、预测分析和可视化展示,并具有边坡稳定状态诊断及预警的功能。在一组室内边坡模型试验中,采用该系统成功实现了边坡应变场监测数据的可视化,并对边坡稳定性相关的预警阈值进行了回归分析,体现了其处理数据方便、快捷、高效、直观等特点。该系统未来将在现场边坡的监测和滑坡预警预报中发挥重要的作用。
- 许星宇朱鸿鹄张巍张诚成施斌
- 关键词：边坡数据处理可视化MATLAB
- 一种基于光纤传感的探头固定式联合测定黏土界限含水率的方法与装置
- 本发明涉及一种基于光纤传感的探头固定式联合测定黏土界限含水率的方法与装置，量测装置包括光纤应变传感模块、光纤温度补偿模块和光纤光栅数据解调模块。传动装置包括步进电机、载物台。步进电机推动试样以一定的速度上移并被圆锥探头贯...
- 李豪杰朱鸿鹄张诚成程刚张春新裴华富施斌
- 文献传递
- 钻孔回填料与直埋式应变传感光缆耦合性研究被引量：27
- 2018年
- 钻孔回填料与直埋式应变传感光缆之间的耦合性,是决定分布式光纤感测（DFOS）技术能否利用一个钻孔精细化监测钻孔地层剖面变形分布的关键。利用自主研制的可控围压光缆–土体相互作用特性试验装置,探究了0～1.6MPa围压下传感光缆与松填砂土以及击实砂–黏混合土之间的耦合性。试验与理论分析结果表明：在拉拔状态下,光缆–土体界面呈现渐进性破坏特征;在低围压下,光缆轴向应变随拉拔位移的增大而增大,且不断向光缆尾部传递;在高围压下,应变的扩展与传递被限制在很小的范围内;理想弹–塑性拉拔模型可较好地描述光缆–土体界面的渐进性破坏特性。提出采用光缆–土体耦合系数ζc–s定量描述光缆与土体之间的耦合性,将10000με下的ζc–s值作为评价长期监测条件下两者耦合性的指标,并根据0.5,0.75,0.9三个ζc–s值将两者的耦合性分为强、较强、较弱以及弱4类。一定围压下,光缆与土体具有强耦合性;对于松填砂土与击实砂–黏混合土,该临界围压值分别为0.55 MPa与0.17 MPa。以苏州盛泽地面沉降为例,分析了钻孔回填料与传感光缆之间的耦合性,结果表明：距地表约16 m深度以内两者具有较强耦合性;而约16m深度以下两者具有强耦合性,传感光缆的应变数据可准确反映地层的变形。这一研究成果为DFOS技术应用于钻孔剖面地面沉降监测提供了坚实的理论依据。
- 张诚成施斌刘苏平顾凯张磊魏广庆
- 关键词：地面沉降监测
