基于FBG-BOTDA联合感测的岩层运动试验研究*

柴敬1，2，孙亚运1，钱云云1，宋军1，马伟超1，李毅1，2

(1.西安科技大学 能源学院，陕西 西安 710054；2.教育部 西部矿井开采及灾害防治重点实验室，陕西 西安 710054)

摘要：为研究采场上覆岩层运动过程中的应力应变，将准分布式布拉格光纤光栅技术(FBG)和基于脉冲预泵浦布里渊光时域分析的分布式光纤传感技术(PPP-BOTDA)联合应用于相似材料模型试验的测试中。在2 m平面应力模型内埋设2根分布式传感光纤和2个光纤光栅应变传感器，模型尺寸2 000 mm×180 mm×1 700 mm，几何相似比1∶250，测试主关键层由弯曲下沉发育至断裂的变形运动过程。试果表明，2煤开采过程中分布式传感光纤应变曲线体现了岩层的连续变形下沉，曲线中间位置出现应力集中；3煤开采过程中分布式传感光纤应变曲线体现了发生断裂的岩层运动，断裂后的岩层应力得到释放；连续变形下沉的岩层FBG传感器应变曲线呈宽缓峰状，应变值达到4 367.48 με；断裂的岩层曲线呈尖峰状，最大应变值达到4 892.82 με.实现了模型试验中主关键层由连续体转变为半连续体过程的实时监测。

关键词：模拟试验；温度补偿；FBG-BOTDA联合感测；岩层运动

0引言

相似材料模拟实验最早是20世纪30年代由前苏联库兹涅佐夫提出的，此方法以相似理论、因次分析为依据，至今已成为采矿工程、岩土工程问题研究的一种主要方法[1]。随着测试技术的不断发展，越来越多先进的测试技术被引进到相似材料模拟实验中。钟道昌在相似材料模型实验中利用全站仪和百分表测量测点坐标的变化，得到岩层运动规律[2]；……