Indoor tests of sensor-enabled piezoelectric geocable–geogrid composite structure for slope rehabilitation and monitoring
01摘要
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将带传感器的压电土工电缆与土工格栅相结合，得到基于阻抗-应变关系的带传感器的压电土工格栅 (SPGG)。对该 SPGG 配置进行了拉伸、拉拔和直剪试验。拉伸试验结果表明，拉伸应变归一化阻抗曲线在前 7% 的应变内呈指数形式，阻抗的变化率与拉伸加载率无关。在拉拔和直剪试验的结果中观察到峰值强度和阻抗拐点之间有很好的对应性。通过加固土坡模型的坍塌试验对所提出的 SPGG 进行了进一步验证。结果表明，SPGG 获得的应变与实际应变计测量值相似，但提供了更大的测量范围，并且 SPGG 能够使用电压分析感知斜坡坍塌过程中的实时振动，证实了所提出的 SPGG 可以同时提供土壤加固、加固材料应变监测和振动传感。本研究旨在为加筋土全生命周期状况的动态和静态监测、大范围、高精度监测方法的开发提供参考。
02图表
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03结论
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本研究研究了不同拉伸加载速率、拔出速率和法向应力以及直剪法向应力下SPGG的力学响应和信号输出特性。随后通过加筋边坡模型倒塌试验验证了SPGG的应变监测性能和振动监测潜力。得到以下结论：
（1）拉伸试验结果表明，SPGG的阻抗随应变的增加而减小。获得了SPGG前7％应变的拟合εT-kZ曲线，该曲线表达了峰前电压U1与拉伸加载速率之间的线性关系。
（2）拔出试验结果呈现出与拉伸试验相同的阻抗变化规律。此外，归一化阻抗变化的拐点与拔出力变化的拐点基本相同。归一化阻抗的变化率随拔出速率的增加而增大，有效电压也随之增大。
(3) 直剪试验结果表明，归一化阻抗的变化率随法向应力的增加而增大，在剪力达到最大值之前，归一化阻抗与剪切位移呈现出明显的线性关系。有效电压与法向应力成正比增加。
(4) 利用从拉伸试验结果中获得的修正 εT–kZ 关系计算实时应变，发现与边坡模型坍塌试验期间测量的值一致。还监测了加固边坡的渐进性破坏。加固土坡的坍塌可以通过电压信号捕捉到，展示了其在振动监测方面的潜力。
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