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verformungsmessung eines rutschhanges
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Entwicklung einer langarmigen faseroptischen Strain-Rosette zum Monitoring eines Rutschhanges
Kurzfassung
Sensoren faseroptischer Messsysteme können direkt in Objekte eingebettet werden und liefern Informationen über das Verhalten aus dem Inneren des Objektes. Für eine Anwendung zum Monitoring eines Rutschhanges wurde eine langarmige Strain-Rosette entwickelt. Herausforderungen dabei waren die zur Untersuchung des Rutschverhaltens notwendige hohe Präzision der verwendeten interferometrischen SOFO-Systeme (2 µm für statische Messungen und 10 nm für dynamische Messungen bei 1 kHz) und die dadurch bedingte mangelnde Möglichkeit, durchgreifende Kontrollmessungen im Feld durchzuführen. Herkömmliche geodätische Messsysteme sind dafür zu ungenau (etwa Faktor 10). Bei der Einbettung der Sensoren in den Rutschhang war aber auch die repräsentative Verankerung der Sensoren mit dem Erdmaterial kritisch. Ziel der Untersuchung ist es, mit statischen und dynamischen Messungen Informationen über das lokale Verformungsverhalten zu erhalten, die bei der Erforschung der Ursache der tiefreichenden Massenbewegung von großer Bedeutung sind. In dieser Arbeit wird insbesondere auf die Entwicklung und den Test der Strain-Rosette eingegangen und die hohe Leistungsfähigkeit der Rosette anhand von Experimenten gezeigt.
Abstract
Fiberoptic sensors may easily be embedded into a structure and thus give information about internal deformations of the object. For the investigation of a deep-seated mass movement a large embedded strain rosette was developed. The sensors used are long gauge (5 m) fibre optical interferometers of SOFO type and allow the precise measurement of relative length changes. The high precision of the SOFO Systems (2 µm for long-term static measurements and 10 nm for dynamic measurements with 1 kHz) was a real challenge in the development, as independent field-checks cannot be performed. Geodetic standard equipment gives precisions that are smaller by a factor of about 10. Thus laboratory testing becomes crucial. When embedding the sensors, their representative attachment to the ground material becomes very critical. It is the goal to use the strain rosette for investigating the local deformation behaviour of the sliding area, and consequently to derive deeper knowledge about the mechanism of the deep-seated mass movement. Static measurements for the long-term monitoring as well as dynamic measurements for the investigation of possible strain waves will be performed. This paper describes the development of the large strain rosette, its realisation by embedding it in the landslide area and shows the high capability (e.g. detecting strain waves with 1 nm amplitudes) of the system using dedicated experiments
Sensoren faseroptischer Messsysteme können direkt in Objekte eingebettet werden und liefern Informationen über das Verhalten aus dem Inneren des Objektes. Für eine Anwendung zum Monitoring eines Rutschhanges wurde eine langarmige Strain-Rosette entwickelt. Herausforderungen dabei waren die zur Untersuchung des Rutschverhaltens notwendige hohe Präzision der verwendeten interferometrischen SOFO-Systeme (2 µm für statische Messungen und 10 nm für dynamische Messungen bei 1 kHz) und die dadurch bedingte mangelnde Möglichkeit, durchgreifende Kontrollmessungen im Feld durchzuführen. Herkömmliche geodätische Messsysteme sind dafür zu ungenau (etwa Faktor 10). Bei der Einbettung der Sensoren in den Rutschhang war aber auch die repräsentative Verankerung der Sensoren mit dem Erdmaterial kritisch. Ziel der Untersuchung ist es, mit statischen und dynamischen Messungen Informationen über das lokale Verformungsverhalten zu erhalten, die bei der Erforschung der Ursache der tiefreichenden Massenbewegung von großer Bedeutung sind. In dieser Arbeit wird insbesondere auf die Entwicklung und den Test der Strain-Rosette eingegangen und die hohe Leistungsfähigkeit der Rosette anhand von Experimenten gezeigt.
Abstract
Fiberoptic sensors may easily be embedded into a structure and thus give information about internal deformations of the object. For the investigation of a deep-seated mass movement a large embedded strain rosette was developed. The sensors used are long gauge (5 m) fibre optical interferometers of SOFO type and allow the precise measurement of relative length changes. The high precision of the SOFO Systems (2 µm for long-term static measurements and 10 nm for dynamic measurements with 1 kHz) was a real challenge in the development, as independent field-checks cannot be performed. Geodetic standard equipment gives precisions that are smaller by a factor of about 10. Thus laboratory testing becomes crucial. When embedding the sensors, their representative attachment to the ground material becomes very critical. It is the goal to use the strain rosette for investigating the local deformation behaviour of the sliding area, and consequently to derive deeper knowledge about the mechanism of the deep-seated mass movement. Static measurements for the long-term monitoring as well as dynamic measurements for the investigation of possible strain waves will be performed. This paper describes the development of the large strain rosette, its realisation by embedding it in the landslide area and shows the high capability (e.g. detecting strain waves with 1 nm amplitudes) of the system using dedicated experiments
Keywords/Schlüsselwörter
Verformungsmessung eines Rutschhanges langarmige eingebettete Strain-Rosette SOFO Sensoren
Verformungsmessung eines Rutschhanges langarmige eingebettete Strain-Rosette SOFO Sensoren
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VGI_201005_Woschitz.pdf
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