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研究作者与机构
本研究由南京大学地球科学与工程学院的Bao-Jun Wang、Ke Li、Bin Shi和Guang-Qing Wei共同完成，研究发表于2009年的《Landslides》期刊，具体发表日期为2009年9月2日。

学术背景
随着经济发展和基础设施建设的推进，人工边坡（如堤坝、道路开挖、堤防等）在工程实践中越来越常见。为确保这些边坡的稳定性，通常会采用土工合成材料（如土工格栅和土工布）进行加固。然而，由于边坡的复杂性，即使采取了加固措施，仍需对其进行实时监测。传统的监测技术（如振弦传感器和应变计）存在抗干扰能力差、耐久性低等缺点，难以满足现代岩土工程的监测需求。近年来，基于布里渊散射的分布式光纤传感技术（Brillouin Optical Time-Domain Reflectometer, BOTDR）在混凝土结构监测中得到了广泛应用，并表现出分布式、长距离、抗电磁干扰等独特优势。然而，由于岩土材料的复杂性，该技术在岩土工程（尤其是土质边坡工程）中的应用较少。因此，本研究旨在通过实验室小尺度模型试验，验证BOTDR技术在土质边坡变形监测中的可行性和预警特性。

研究流程
研究分为以下几个主要步骤：
1. 模型设计与搭建：研究使用一个1.5米宽、1.5米长、1.0米高的钢架搭建了边坡模拟器。模型填充了南京地区广泛分布的“下蜀土”，初始含水量为18.6%，粘聚力为57 kPa，内摩擦角为20°。模型填充至70厘米高度后，移除前玻璃板并切割出60°的边坡角度。
2. 光纤传感器布置：研究使用了四种类型的光纤传感器，包括直接植入土壤的传感器和与土工合成材料（土工布和土工格栅）结合使用的传感器。具体布置如下：
- 土工布层：在50厘米高度布置了一层土工布，并在其上粘贴了光纤传感器。
- 土工格栅层：在20厘米和40厘米高度分别布置了两层土工格栅，并在其上粘贴了光纤传感器。
- 直接植入土壤的传感器：在60厘米高度布置了一种带有TPEE（热塑性聚酯弹性体）保护套的光纤传感器。
- 温度传感器：为消除温度影响，在每个传感器层布置了松套缓冲光纤传感器。
3. 加载与数据采集：通过液压千斤顶对模型施加15 kN、20 kN、25 kN和30 kN的逐步荷载，并在每次加载后使用BOTDR技术采集应变数据。当荷载超过30 kN时，边坡发生破坏。
4. 数据处理与分析：通过BOTDR获取的应变数据经过处理后，提取出异常应变值及其位置。同时，使用OTDR（光时域反射仪）技术对光纤传感器的位置进行精确定位。

主要结果
1. 光纤传感器的性能：直接植入土壤的无保护套光纤传感器在加载前即发生断裂，表明其不适合用于土质边坡的变形监测。与土工布结合使用的光纤传感器在30 kN荷载下发生断裂，而与土工格栅结合使用的光纤传感器在边坡破坏时仍保持完好。
2. 应变分布规律：应变值从顶部到底部逐渐衰减，符合应力传递的基本规律。土工格栅层的应变衰减幅度大于土工布层，表明土工格栅在保护边坡和减少变形方面更为有效。
3. 边坡破坏特征：当荷载达到30 kN时，土工布被撕裂，土体沿土工格栅表面滑动，导致土工格栅下方的应力减小。
4. 应变分布图：通过BOTDR获取的应变分布图显示，最大应变值位于加载区域下方，并向远离加载区域的方向逐渐衰减。边坡破坏后，应变分布发生显著变化。

结论与意义
本研究通过实验室小尺度模型试验，验证了BOTDR技术在土质边坡变形监测中的可行性和预警特性。研究结果表明，BOTDR技术能够有效监测土质边坡的异常变形，并通过应变分布规律定位异常应变位置。此外，研究还发现，与土工格栅结合使用的光纤传感器在长期监测中表现更优，而直接植入土壤的光纤传感器则更适合表达土体的真实应变。尽管BOTDR技术存在空间分辨率的限制，但其在人工边坡稳定性监测和预警中具有重要应用价值。

研究亮点
1. 创新性方法：本研究首次将BOTDR技术应用于土质边坡的变形监测，验证了其在该领域的可行性和优势。
2. 多类型传感器对比：通过对比不同类型光纤传感器的性能，研究为实际工程中传感器的选择提供了重要参考。
3. 应变分布规律：研究揭示了土质边坡在不同荷载下的应变分布规律，为边坡稳定性分析和预警提供了科学依据。

未来研究方向
由于本研究仅在实验室小尺度模型中进行，未来应开展大规模现场试验，以进一步验证BOTDR技术在土质边坡监测中的实际应用效果。

以上为基于文档内容的学术报告。