水分场的监测对地质灾害的防治、岩土工程安全性评价和农业生产等都有十分重要的意义。论文针对现有水分场监测技术的不足,在理论分析和试验研究的基础上,研制出了基于FBG的土中水分场准分布监测系统(简称F-QDMS),介绍了该系统的加热方法、封装技术、参数率定和系统集成,确定了该系统的测量指标,分析了影响测量结果的因素。二个应用实例测试结果表明:F-QDMS用于土中水分场准分布原位监测是可行的,其测试性能明显高于常规的水分原位测试方法。论文相关成果总结如下:(1)引入FBG光纤技术,提出了一种分布式测量水分场的方法。该方法的原理是:根据水土导热性能的差异,建立了温度特征值ΔTt与土中含水率w和渗流速率v之间的关系(w=k1ΔTt+b、v=aΔTt+b),通过FBG测温确定温度特征值,进而测定土中的含水率与渗流速率。(2)基于FBG技术,研制出了土中水分场准分布监测系统(F-QDMS),该系统由IHAT-FBG传感器、加热系统、FBG监测数据处理系统三个部分组成,可实现土中水分场准分布、大范围的原位监测。(3)研制出了 IHAT-FBG传感器,采用刚玉管作为封装材料,使用了内加热与单端固定技术,介绍了封装方法与制作过程,通过串联布设的方式达到了准分布式监测的效果。(4)给出了 F-QDMS的水分场率定方法,开展了含水率与渗流速率的率定试验,确定了 F-QDMS的测量系数(水温转换系数k1、水温修正系数b1、流速温度转换系数a、流速温度修正系数b)。(5)分析了 F-QDMS测量结果的影响因素。结果表明:土的密实程度为主要影响因素,在相同率定关系条件下,测量结果随着土的密实程度的增大而增大;土的类型会对测量结果产生影响,因此需要对不同土样进行率定;环境温度对测量结果并无影响;传感器尺寸与加热功率等影响因素可通过系统的标准化进行校正消除。将F-QDMS测量值与传统烘干法实测值进行对比,得到F-QDMS的测量误差在3%以内。(6)开展了 F-QDMS监测排灌水条件下土体内部含水率变化的试验。试验结果表明:该系统可对土体内部水分场进行有效测量,测量结果与烘干法测量结果一致,且测量时土体结构无扰动,可实现土中水分场准分布、无扰动的长期原位监测。(7)开展了 F-QDMS监测黄土内部含水率变化的土工离心机试验。试验结果表明:该系统监测效果稳定且不受电磁干扰,可对土工离心机内的含水率进行实时监测。(8)论文研究结果表明,F-QDMS具有测试简单、准分布式监测、测量效果稳定、不扰动原位监测等优点,其应用前景十分广阔。