为探索光纤布拉格光栅(FBG)传感技术在开口管桩贯入特性实验研究中的适用性,用一种增敏微型FBG应变传感器,对室内模型中开口管桩在沉桩过程中的受力状态进行了监测。研制了一种可拆卸的双壁开口模型管桩,将FBG传感器通过刻槽埋设和桩壁粘贴法安装在模型管桩上,测得模型管桩在贯入过程中的应力分布及变化规律。实验结果表明,该传感器配合特制的模型管桩,能满足开口管桩贯入特性的测试要求,且安装方便、存活率高。随模型管桩贯入深度的增加,开口管桩呈摩擦端承桩的承载特性,桩身内壁、外壁监测点处的轴力均增大,但各点增长速率存在差异;桩内壁、外壁侧摩阻力整体呈增大趋势,单位侧摩阻力出现不同程度的“退化效应”。

为探究光纤光栅(FBG)传感技术在预应力高强度混凝土管桩(PHC管桩)静压贯入特性现场测试中的适用性及实施温度补偿的必要性,对2根闭口PHC管桩进行了现场静压沉桩试验。将FBG温度传感器、低温敏FBG应变传感器采用刻槽法对称安装于PHC管桩的桩身两侧,通过光纤光栅解调仪对静压过程中的温度变化及桩身应变状态进行监测。试验结果表明,在沉桩过程中桩周土体温度变化高达2.62 ℃,需采取温度补偿措施,以确保FBG应变传感器测试结果的准确性;试验中24个低温敏FBG应变传感器全部存活,能够对静压过程中的桩端阻力、桩身轴力、侧摩阻力及单位侧摩阻力的变化规律进行动态、实时监测;且此传感器具有温度补偿的功能,能够较好地满足现场试验的测试需求,为FBG传感技术在岩土工程现场测试中的应用提供了新方法。

为了探索光纤布拉格光栅(FBG)传感技术在针对不同桩径静压桩贯入特性测试中的适用性,分别采用拉伸试验机、砂标法标定FBG应变传感器、FBG压力传感器,传感器线性度及测试精度较好,并配合不同桩径的模型桩在大尺寸模型箱中进行了室内静压沉桩试验。试验结果表明:FBG传感技术能够较好地满足不同桩径静压桩贯入特性的测试要求,所用传感器具有较高的线性度、灵敏性,经验证测试数据可靠,传感器安装方法可行;所用传感器能够对模型桩贯入过程中的压桩力、桩端阻力、侧摩阻力、桩身轴力、单位侧摩阻力进行动态、精准的监测,较为直观地反映了不同桩径的模型桩在静压过程中的贯入特性差异及变化规律。

为深入研究光纤光栅(FBG)传感技术在静压沉桩贯入特性测试中的适用性,采用大比例模型实验系统进行静压沉桩贯入实验。数据测试采用光纤光栅应变传感器,同时采用轮辐式压力传感器和光纤光栅压力传感器作对比。通过在桩端和桩顶安装全截面动态轮辐压力传感器和光纤光栅压力传感器,对比分析基于两种传感技术的静压沉桩贯入过程差异。同时基于FBG传感技术采集桩身应变数据,研究静压沉桩贯入过程的桩身侧摩阻力、桩身轴力和桩身单位侧摩阻力等贯入特性。研究结果表明:FBG传感技术对静压沉桩的贯入测试性能优越,能够准确体现静压沉桩的贯入特性,清晰反映随沉桩深度增加的静压沉桩过程,同时由静压沉桩过程分析发现,桩顶压桩力、桩端阻力、桩身轴力和桩身单位侧摩阻力具有稳态贯入的特点,这对静压沉桩的模型实验与工程设计具有较大的参考价值。