Измерение теплопроводности мерзлого грунта с помощью оптоволоконных датчиков

Аннотация

Теплопроводность имеет решающее значение для определения теплопередачи в мерзлом грунте. Однако получить точные значения измерений сложно из-за нестабильности свойств почвы. В последнее время технологии оптоволоконных датчиков позволили осуществлять точный и распределенный мониторинг различных геотехнических параметров на месте. Целью данной статьи является исследование возможности использования метода активно нагреваемых волоконных брэгговских решеток (AH-FBG) для измерения теплопроводности мерзлого грунта. Серия лабораторных экспериментов была проведена на образцах мерзлого грунта при различных начальных температурах от −16 до 5 ℃. Для оценки измерений AHFBG использовались теоретические верхний и нижний пределы теплопроводности. Для определения точности измерений использовалась теплопроводность, зарегистрированная анализатором теплопередачи. Экспериментальные результаты показывают, что методом AH-FBG можно точно измерить теплопроводность мерзлого грунта при начальной температуре ниже -6 ℃, а погрешность измерения находится в пределах допустимого диапазона 0,8%. При температуре грунта от −6 до 0 ℃ наблюдались значительные погрешности измерений из-за нарушения нагрева мерзлого грунта.