У Пермi розробили датчик для монiторингу стану ґрунту під будівельними об'єктами.

Результати представлені в журналі «Науково-технічний вісник інформаційних технологій, механіки та оптики», 2024 рік. Дослідження виконано в рамках програми стратегічного академічного лідерства «Пріоритет 2030».

Геотекстиль вирізняється низькими витратами на виробництво та заміну, компактністю, простотою транспортування, швидкістю монтажу, тривалим терміном служби, а також низькою чутливістю до впливів навколишнього середовища. Додатковий моніторинг його стану дозволить підвищити безпеку будівельних об'єктів і прогнозувати серйозні аварійні ситуації до їх критичного стану.

«Цей матеріал укладається шарами разом із ґрунтом. На геотекстилі можна закріплювати волоконно-оптичні датчики зміщення і таким чином вести дистанційне спостереження за станом ґрунту. Система аналогічна тим, що використовують для моніторингу залізничних насипів та укріплення схилів. Безперервний контроль за допомогою оптоволокна значно підвищує безпеку експлуатації таких будівельних об'єктів», – розповідає Ілларіон Нікулін, професор кафедри загальної фізики ПНІПУ, доктор технічних наук.

В даний час для відстеження стану споруд застосовують різні оптичні системи. Найбільш доступними та ефективними вважаються ті, що засновані на використанні волоконних брэгговських решіток. З їх допомогою фіксують основні параметри несучих будівельних конструкцій: деформацію, вібрацію та температуру. Проте для моніторингу геотекстилю вони не підходять, оскільки ґрунт значно чутливіший до змін навколишнього середовища. І використання більш точних і дорогих датчиків у порівнянні з телекомунікаційним волокном є недоцільним і економічно невигідним.

Вчені Пермського Політеху розробили волоконно-оптичну систему, яка може бути використана для моніторингу стану геотекстилю в дисперсних ґрунтах (пісок, глина, торф), які найбільше піддаються впливу агресивних і нестабільних середовищ.

Політехніки зазначають, що конструкція датчика повинна забезпечувати якісне вимірювання зміщень геотекстилю в межах одного міліметра. Саме величина зміщення свідчить про небезпечну деформацію споруди, попереджаючи про необхідність проведення ремонтних робіт. Також система повинна легко монтуватися, мати невисоку вартість, довговічність і екологічність.

«Ми реалізували точковий амплітудний волоконно-оптичний датчик контролю зміщення, що складається з ABS-пластика та оптоволокна Corning SMF-28. Він дозволяє надійно фіксувати зміщення до 0,5 міліметра. Цієї точності достатньо для відстеження стану ґрунту. Більш того, він у декілька разів дешевший за датчики на волоконних брэгговських решітках, що забезпечує його перспективність», – пояснює Ілларіон Нікулін.

Чутливий елемент оптоволокна виконаний у вигляді петель, закріплених у корпусі датчика. Під час експерименту на нього надходили випромінювання різної потужності від джерела зміщення, а далі, розповсюджуючись по світловоду, потрапляли у фотоприймач. Сигнал звідти оброблявся за допомогою розробленої програми на персональному комп'ютері.

Оптоволоконна система вчених Пермського Політеху перспективна для якісного та ефективного моніторингу стану геотекстилю. З її допомогою можливо точно відстежувати зміщення ґрунтового підґрунтя, що забезпечує безпеку будівельних конструкцій.