FBG分布式沉降管在盾构隧道沉降监测中的应用

介绍了一种利用光纤光栅传感技术(FBG)监测地铁盾构隧道沉降的新方法:通过在铝合金测斜管表面特定位置粘贴光纤光栅形成FBG分布式沉降管,并将该种沉降管连续安装在地铁盾构隧道管片的内表面,可以实现对地铁盾构隧道实时分布式远程沉降监测;提出了温度自补偿算法等数据处理方法,解决了分布式沉降数据的处理问题。该技术已在某地铁隧道沉降监测项目得到应用,成功揭示了隧道周围基坑开挖过程中卸荷和降水对地铁盾构隧道竖向变形的影响规律。     

基于BOTDA光纤传感技术的盾构隧道变形感知方法

 盾构隧道横断面收敛变形是评价隧道结构性态的重要指标。由预制管片拼装而成的盾构隧道,接头刚度显著低于管片刚度,因此,其横断面变形主要集中在接头张开及管片转动部位。针对盾构隧道横断面变形特点,提出考虑分布式光纤传感技术空间分辨率的点式固定方法,测量相邻管片接头两侧的相对位移。运用几何学原理,对管片接头张开、管片转动及隧道变形进行分析。通过2组不同轴力下的盾构隧道接头室内原型试验验证该方法,结果表明该方法可以有效感知盾构隧道横断面变形。采用该方法长距离布设光纤,可形成盾构隧道变形感知神经网络,提高监测密度,实现长距离、高密度、高精度、低成本的盾构隧道变形健康监测,从而保证地铁隧道的运营安全。     

基于分布式光纤传感技术的二维变形监测试验研究

科学合理的岩土体变形监测是岩土工程稳定性和安全性评价的重要指标，充分发挥分布式传感光纤测量技术特点，基于特殊设计的光纤变形试验装置，提出了一种基于分布式光纤传感技术的二维变形监测方法，开展了5类水平位移与沉降调节工况的传感光纤室内二维变形试验与2组堆石坝工程内部变形实测数据的模拟验证。研究结果表明5类试验工况下40组试验测得其水平位移和沉降绝对误差均小于1mm，该二维变形监测方法的变形监测性能优越。基于200m级坝高堆石坝实测水平位移、沉降数据开展的室内模拟试验，试验结果在曲线形式及量值上均与实测结果吻合度均较高，406 m长的测量断面以测点间距为3.3 m的准分布式监测，测点沉降测量误差为cm级，水平位移测量误差mm级；说明基于分布式传感光纤技术的二维变形监测方法，可满足岩土体变形监测需要，具备良好的应用前景。     

基于DFOS的苏州地铁1号线隧道变形监测的三维可视化

分布式光纤感测技术(DFOS)已开始应用于隧道的长距离变形监测,并已显示出其独特的优势。通过感测光纤的网络化布设,可以获得隧道变形的二维和三维信息。本文提出一种基于Open GL的自主编程方法,利用隧道断面和轴线数据进行隧道三维建模,并将DFOS监测数据进行特征数据提取和空间插值,在三维隧道模型上直观显示其变形特征。最后以苏州地铁1号线为例,对该方法进行了检验,证明了其很好的三维显示效果。研究成果对于隧道灾害防治和维护具有重要意义。     

分布式光纤传感技术在高面板堆石坝内部变形监测中的应用

面板堆石坝内部变形监测是评价其变形稳定和安全的重要指标，针对传统监测技术在高面板堆石坝内部变形监测方面的不足，提出了一种基于分布式光纤传感技术的高面板堆石坝内部变形监测方法，在200m级高面板堆石坝中开展应用研究。对比研究了3种光纤布设方式（分别安装于45a型工字钢、6分镀锌钢管和保护沙层中）测量水平位移的可行性，3种布设方式实测结果最大平均差值均小于1.0mm，说明3种方式测量一致性较好。结合数值计算和传统水管式沉降计测量结果，基于分布式光纤传感技术的坝体内部变形结果与数值计算结果基本吻合，且沉降监测结果与水管式沉降计测得量值的平均误差小于10mm，表明本技术可以满足高面板堆石坝内部变形监测需要，验证了基于分布式传感光纤技术在坝体内部变形监测应用的合理性和可行性。     

隧道健康诊断BOTDR分布式光纤应变监测技术研究

布里渊散射光时域反射监测技术是一项新型的光电监测技术,它利用布里渊散射光的光谱技术和光时域测量技术,可对沿光纤的轴向应变进行分布式监测,并具有分布式、长距离、精度高和耐久性长等特点。首先介绍了该监测技术的原理和特点,并以南京市鼓楼隧道健康诊断为例,介绍了该技术应用于该隧道变形监测以及监测的方案,讨论了隧道内环境因素如温差和振动等对监测结果的影响,验证了监测系统的灵敏性,最后对隧道的变形监测结果进行了分析,给出了鼓楼隧道的健康诊断。研究成果表明:该技术应用在隧道安全监测和健康诊断中是十分可行的,也是十分有效的。     

智能电力排管结构变形感知方法与应用

电力排管作为浅埋地下结构,其分布广,遍布于城市每条街道,易受到工程施工的影响,而传统监测技术难以实时捕捉到结构变形破坏过程,需要实现结构自感知。光纤传感技术是一种能够做到实时、长期、分布式、新型监测方法,其在智能结构自感知领域应用潜力广阔。通过一组模型实验,并对变形监测数据进行研究,得到电力排管的受力变形特性;分析光纤传感器所得的水平向应变与电力排管沉降变形之间的关系,提出了光纤沿电力排管结构埋设并首尾相接形成监测闭合环路的安装方法,并在现场试验中进行验证。实验结果证明了基于布里渊频域分析(BOFDA)的分布式光纤传感技术运用在电力排管变形监测中的准确性、可靠性和优越性。研究成果可用于运营期电力排管结构安全状态的分布式监测,实现结构变形自感知,为智能地下结构的应用打下良好基础。     

路基塌陷分布式光纤振动传感监测技术

为了对长距离路基安全进行有效监测,提出了采用分布式光纤振动传感器构建路基塌陷监测系统,获取路基塌陷振动信息进行安全预警,并通过现场试验进行了验证,指出该方法实现了较高精度的塌陷区域定位,为路基安全评估提供了有效的监测方法。     

长距离光纤传感技术在地铁隧道监测中的应用

分析了地铁隧道结构的变形特点,提出了BOTDR长距离光纤传感技术应用到地铁隧道结构健康监测方案中,具有全程、实时、抗干扰、耐久等优点。采用钢管外包混凝土模型模拟隧道结构,检验了长距离光纤传感系统的应变检测性能。     

边坡工程分布式光纤监测技术研究

 通过对边坡及其加固工程进行实时、在线监测,可掌握边坡的变形动态,对滑坡进行预警。分布式光纤传感技术与常规监测方法相比具有很大的优越性,如分布式、长距离、实时性和长期稳定性等,可满足加固工程安全监测和滑坡早期预警的要求。对布里渊光时域反射技术(BOTDR)的测量原理和优点进行介绍,设计一套基于BOTDR的新型分布式边坡监测系统,详细阐述工程应用中传感光纤的布设方法、光纤保护和温度补偿技术等。通过将传感光纤按一定的方式布设在加固工程及坡体内,并相互连接构成基于BOTDR的边坡分布式光纤监测系统,进而实现对整个边坡的远程分布式监测。以实际工程为例,对边坡分布式变形监测结果进行分析。结果表明,基于BOTDR技术的边坡分布式光纤监测系统能够准确地反映边坡及加固工程的变形情况,具有显著的优越性,可用于边坡稳定性的监测和预报。     

光纤传感监测技术在工程地质领域中的应用研究进展

近年来,随着越来越多工程建设的开展以及城市地质灾害问题的出现,在工程地质中进行长期有效的结构稳定性监测显得十分重要。光纤传感作为一种新型监测技术,具有高精度、远程实时、长距离、耐久性长及抗电磁干扰等优点,能够弥补传统监测技术工程监测中的不足,应用广泛。本文通过总结前人相关研究工作,概括出光纤传感监测技术在隧道结构健康监测、地面变形监测、基坑监测和边坡监测中的应用现状,并得出几点结论和思考:(1)光纤传感监测技术符合工程地质学的发展战略;(2)光纤监测应该要与多学科进行有机、深度地结合;(3)分布式(准分布式)光纤监测技术在工程地质监测中的应用前景广泛。     

电力电缆隧道光纤传感器变形监测系统研究

本文分析了隧道结构安全监测有多种方法和技术的特点,包括全站仪监测方法,静力水准进行隧道纵断面沉降测量,地面激光扫描仪技术,电测传感器测量等,重点研究光纤传感技术在电力电缆隧道变形监测中应用。对三种不同应变光纤传感器(FBG,BOTDAR,Rayleigh-OFDR)进行分析,并做了大量的实验,研究它们在变形监测应用的有关问题,而后介绍了一个工程研究实例。     

BOTDR技术在山体滑坡监测中的应用研究

介绍了山体滑坡的常用监测方法,但这些方法都有其自身的优缺点,在实际应用时难以均衡各方面因素的影响。自从光纤传感技术提出以来便得到了广泛的应用,尤其是分布式光纤传感技术。基于布里渊散射的BOTDR分布式光纤传感技术,具有抗电磁干扰、长距离检测、高灵敏度等优点。由于山体滑坡体具有地形条件复杂、物质组成多样、变形部位不规则、环境因素较多等特点,本文重点探讨了将BOTDR技术应用于山体滑坡监测的方法,并提出了结合TCP/IP协议实现立体远程监测的方法。虽然BOTDR分布式光纤传感技术还有一些关键问题需要解决,但是将它应用在山体滑坡的监测中将有着显著的优势和广阔的应用前景。     

基于分布式光纤感测技术的苏州盾构隧道管片变形监测分析

随着我国城市化进程的加快,地铁盾构隧道以其经济优势以及对城市地面交通影响小等特点,成为了解决城市道路拥堵的一个重要途径。然而,随着服役时间的增加,隧道本身会出现各种不同程度的变形破坏问题,需要及时全面监测、诊断及维护。文章阐述了分布式光纤感测技术的监测优势,详细介绍了分布式光纤感测技术在盾构隧道监测中的监测内容、监测方案。以苏州地铁2号线盾构隧道管片变形监测为例,监测结果表明:在盾构管片变形最大的施工期,盾构隧道的变形问题更多的集中在管片接缝处,管片本身的变形远小于管片接缝处变形,应变异常区域往往提示管片伸缩缝变形过大或渗漏水处。光纤传感技术在隧道监测中具有广泛的应用前景。     

箱涵顶进置换管幕工法土体变形分布式光纤监测研究

箱涵顶进置换管幕工法是中国新创的城市隧道暗挖方法,施工过程中土体变形情况是检验施工工法成功的关键。针对箱涵顶进置换管幕工法的模型试验过程,设计了基于BOTDR分布式光纤传感技术的土体变形传感器并在室内进行了性能测试,同时根据该工法的施工特点建立了三维变形监测网络。在试验结果和监测数据的基础上,分析了工具管幕推进和箱涵置换工具管幕过程中土体的变形特性,验证了该技术的可行性。试验研究成果对于分布式光纤土体变形监测和完善该施工工法的智能监测系统具有重要意义。     

基于人工神经网络的盾构隧道施工期地表沉降预测方法

盾构隧道施工过程中会引起周边土体的扰动,导致隧道周边的土层发生变形,地表发生沉降,对周边临近建筑物基础产生不利的影响。为了研究盾构施工引起的地表沉降,文中基于光纤传感技术对盾构施工期的地表沉降进行实时监测,得到地表沉降规律,提出基于人工神经网络的方法进行沉降预测,预测结果具有较高的精度。研究表明文中所提出的基于实测数据的土体沉降预测方法可以为盾构施工过程中土体的变形控制提供有价值的参考。     

岩梁变形监测的分布式光纤传感技术

在模拟矿山开采引起的岩层运动时，将光纤传感器埋入模型的岩层中，研究采用光纤传感技术监测岩体变形的理论和技术。提出一种基于光时域反射技术的分布式光纤传感系统和一种新的测试方法，设计出新型光纤微弯传感器，该传感器既可以实现微弯，又可以实现宏弯。通过2m相似材料模型实验，验证了光纤测试岩梁变形的可行性。     

混凝土面板堆石坝面板挠度分布式监测试验

混凝土面板堆石坝的混凝土面板安全是保证混凝土面板堆石坝安全运行的最重要保障,混凝土面板的挠度变形监测是混凝土面板安全监测的主要组成部分。基于分布式光纤传感技术,提出了一种混凝土面板挠度分布式监测新技术,开展了系统试验测试验证混凝土面板挠度分布式监测新技术测量精度并论证其可行性。建立了基于Matlab程序和准分布式散点应变测试数据的挠度计算方法,结果表明该方法所得计算值与实测结果吻合,各测点挠度变形测量的绝对误差5 mm,平均相对误差3%,挠度变形测量准确度达到mm级,能较好监测不规则挠度变形曲线,验证良好,且实现了全断面分布式挠度变形监测,证明了混凝土面板堆石坝的面板挠度分布式监测新技术的适用性和先进性,并适合大挠度变形测量,可满足300 m级混凝土面板堆石坝在全长范围混凝土面板分布式挠度监测需求。     

软土隧道长期沉降的纵向作用效应研究

本文结合某越江公路隧道沉降监测实例,绘制了隧道整体纵向沉降形态曲线,并计算了隧道纵向沉降曲线的曲率变化,以分析隧道纵向沉降及其不均匀沉降的变化规律;在已知隧道纵向变形的条件下,采用等效刚度连续化模型建立了隧道纵向变形曲率与混凝土管片应力、接缝张开值、螺栓内力及隧道极限弯矩之间的关系,并引入修正系数ε以考虑结构横向变形的影响;理论计算数据可用于推测和分析隧道的渗漏、裂缝的发展情况,将所得结果与现场调研资料进行比较分析,验证了该隧道纵向变形分析方法应用的有效性.因隧道的纵向不均匀沉降数据及其进一步的分析结果可为隧道健康状况评估与修复加固提供重要基础资料.     

基于光纤光栅静力水准传感器的管道变形监测技术

为了解决软土地基、冻土区域埋地管道变形监测难题,提出采用光纤光栅静力水准传感器开展管道变形监测,多个光纤光栅静力水准传感器布设在管道的上表面并基于波分复用功能形成一个传感监测通道,可对管道变形进行准分布式在线监测,并通过现场监测试验验证了该监测方法的可行性。测试数据表明:管道运行期间没有发生变形,测试数据稳定可靠。