用于高速铁路的稳定-传感协同型土工格栅

《Nature Communications》：Stabilizing–sensing synergistic geogrid for high-speed railways

　　

摘要

高速铁路系统要求地基结构具有出色的性能，并需要实时监测以确保运营的安全性和效率。为应对这些挑战，我们提出了一种具有稳定与监测功能的协同作用的地格网（SMART地格网）。该地格网采用地格网作为土壤稳定材料，并在其内部集成光纤布拉格光栅传感器以检测土壤变化。针对SMART地格网中光纤、粘合剂与地格网之间的耦合特性，已经进行了大量的理论分析、数值模拟和实验研究。研究结果表明，SMART地格网具有更高的可靠性和测试精度。拉拔试验和压缩试验验证了其在实时监测土壤抗剪强度和压缩应变方面的能力，同时也证明了其能够提升土壤承载能力。在全尺寸铁路测试中，该地格网经受住了200万次加载循环的考验，证明了其在整个生命周期监测中的有效性。此外，基于SMART地格网构建的异物入侵检测系统结合机器学习算法，实现了0.9999的位置预测R2值和100%的分类准确率，凸显了其在高速铁路应用中实现智能轨道床监测的潜力。