基于砂土界面剪切试验的自传感压电土工电缆监测效果评价

近年来,基于分布式的路堤边坡内部变形实时监测技术受到了学者们的广泛关注和研究,然而由于技术、成本、场景等因素的限制,目前还没有一种技术可以完全实现大面积应用。对此,测试了一种基于压电效应和阻抗应变效应的自传感压电土工电缆(sensor-enabled piezoelectric geocable,SPGC),并通过获得SPGC-砂土界面剪切试验中产生的阻抗及电压信号评价其监测效果。试验结果表明,剪切位移-剪应力曲线与剪切位移-归一化阻抗曲线具有良好的对应关系(可检测剪切带土体应变软化的发展);有效值电压随着剪切速率的增大而成正比例关系增大(可量化剪切带的土体位移速率);随着法向应力和相对密实度的增大,有效值电压逐渐增大,归一化阻抗逐渐减小(可反映剪切带土中应力的变化);通过双线性模型描述剪切位移-归一化阻抗的相互关系的效果较好。SPGC可以实现路堤边坡滑坡灾变定位和前兆识别,有望为路堤边坡施工和运维监测提供一种分布式、低成本、自驱动的解决方案。