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。     

首届地质工程光电传感监测国际专题讨论会——分布式光纤监测技术及相关应用

光电传感监测技术的研发和应用是当今工程监测界的热点研究领域，其中，分布式光纤传感监测技术如BOTDR、BOTDA、ROTDR、FBG、LONG-GAUGE等是近年来一些发达国家竞相研发的尖端监测技术，并已在土木结构的健康监测和诊断方面得到了广泛的应用，而在地质和岩土工程界相关技术的研发和应用方面还处于起步阶段。南京大学光电传感工程监测中心是我国率先从事分布式光纤监测技术BOTDR研发和应用的研究单位，作为这一系列会议的发起和组织者，     

BOTDR检测钢筋混凝土梁分布式应变的试验研究

为了验证基于布里渊光时域反射计(简称BOTDR)的光纤传感技术应用于桥梁健康监测的可行性,本文在钢筋混凝土简支梁的钢筋和混凝土表面布置了分布式光纤传感系统,对各级荷载作用下构件混凝土和钢筋的应变分布进行了在线监测。试验结果表明,BOTDR光纤传感技术能够准确监测试验梁的应变,并可识别梁的结构性破坏,可以应用于桥梁的健康监测。     

基于BOTDR的锚杆拉拔试验研究

对锚杆应力分布状态的监测一直是岩土锚固工程中的难题之一。针对基于布里渊光时域反射计分布式光纤传感技术的特点设计了传感光纤的布设方案及安装工艺;结合锚杆拉拔试验,分析了这一技术用于锚杆应力状态监测的可行性。结果表明:基于BOTDR的分布式光纤传感技术具有结构简单、易于布设安装和测量范围大的优点,可以直观地得到锚杆在各级荷载下锚杆的通体应力、应变分布特征,试验中获得的多项测试数据的规律性都较好,该技术在锚杆应力应变分布状态的长期监测中具有广阔的应用前景。     

BOTDR用于钻孔灌注桩轴力与侧摩阻力的计算方法

布里渊散射光时域反射监测技术（Bfillouin Optical Time-Domain Reflectometer,简称BOTDR）是国际上近几年才研发出来的一项用于光通讯和各类构筑物应变监测的尖端技术。与常规的监测技术相比,基于BOTDR分布式光纤传感技术在对钻孔灌注桩检测中体现的特有分布式,具有长距离、实时性、精度高、抗干扰和耐久性等诸多优点。     

分布式光纤传感技术在钻孔灌注桩检测中的应用

布里渊光时域反射计(BOTDR)是近年来国际上研发成功的一项新型的分布式光电传感技术,该技术已开始广泛地应用于结构体的温度、应变、应力检测。尝试将这一技术应用于钻孔灌注桩试桩中桩身轴力分布、侧摩阻力分布及桩端阻力等的检测;研发了一套传感光纤的埋设工艺;提出了一种基于小波分析和移动平均法的BOTDR检测数据频谱处理方法;通过一个工程实例对这一技术应用于钻孔灌注桩检测的可行性进行了论证。研究结果表明:基于BOTDR光纤传感技术的钻孔灌注桩桩基分布式检测是一个十分有效的方法,它与传统的钢筋计、土压力盒等点式检测技术相比,具有分布式、一端检测、不需回路、长距离、耐久性好、成活率高、抗干扰强和与被测物协调性能好等优点,可作为一种新型的分布式桩基检测技术加以推广。     

浅谈分布式光纤岩土工程监测技术

基于布里渊光时域反射计（BOTDR）的工作原理,介绍了光纤测试技术是近年来国际上研发成功的一项新型的分布式光电传感技术。实践证明通过该技术,将传感光纤按照一定的工艺粘贴在埋置于土体中的测斜管上,由传感光纤实测的应变分布,可以实现深部土体水平位移的在线监测。     

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。     

季节性冰冻区高速公路的分布式路基无损检测

通过应用基于布里渊散射的分布式光纤传感技术(BOTDR/A),对鹤岗—大连高速公路,敦化附近ZT05标段的一部分进行了连续分布式路基结构健康监测,监测结果表明,传感器在严酷的施工条件和气候条件下,可以成功存活,并且可以准确监测高速公路的结构特征。     

分布式光纤传感技术在预制桩基桩内力测试中的应用

分布式光纤传感技术具有分布式和长距离检测等特点,且传感光纤极易植入到成型工程构件中,在线形工程构件的监测和检测中具有独特优势。介绍了布里渊光时域反射计(BOTDR)的传感原理及预制桩传感光纤的植入工艺,给出了基于分布式应变模式下桩身变形和内力的分析方法和计算公式,并结合实例对测试误差来源进行了分析。研究表明:采用开槽粘贴布纤的铺设工艺,实现了预制桩分布式光纤应变测试,可获得桩身轴力、侧摩阻力及桩端阻力的分布特征,简化和完善了预制桩的内力测试工作。测试精度可通过设置参比光纤、提高定位精度、完善铺设工艺及滤波去噪等方法进行提高。     

布里渊光纤传感器预制直埋保温管锈蚀监测

对钢材锈蚀检测技术的研究现状进行介绍,分析布里渊光纤传感器的测量机理。在试验条件下,采用布里渊光纤传感器对浸入氯化钠水溶液的预制直埋热水保温管工作钢管外壁的锈蚀程度进行监测。布里渊光纤传感器灵敏度高,可有效监测工作钢管外壁前期锈蚀情况,监测范围大,可满足实际工程需求。     

Retrofit and monitoring of an historical building using “Smart” CFRP with embedded fibre optic Brillouin sensors

This paper presents the results of a real-scale experimental work regarding innovative seismic retrofitting technique for masonry walls and vaults by epoxy-bonded composite strengthenings. Palazzo Elmi-Pandolfi in Foligno (Italy), an historical building dated 1600 that was seriously damaged in the earthquake of 1997, has been repaired and retrofitted including carbon FRP (CFRP) strengthenings, whose effectiveness has been evaluated through dynamic and static tests.Brillouin technology is an ideal complement for similar retrofit applications, since the low cost of the sensor makes monitoring all the critical areas rather affordable, while the distributed sensing feature allow to detect anomalies in load transfer between FRP and substrate and the location of eventual cracking patterns. Furthermore, Brillouin sensitivity to both strain and temperature can be used also to ensure that the glass transition temperature of the composite matrix is never approached. In this work, preliminary tests were performed in order to assess Brillouin monitoring effectiveness in real applications for strain monitorage and crack detection.     

SMW工法桩的分布式光纤监测系统的研发与应用

BOTDA作为一种新的分布式光纤传感监测技术,近些年在工程界得到了广泛重视,但其监测数据处理工作量大,本文结合某地区的基坑SMW工法桩BOTDA分布式光纤监测的工程实例,运用组件GIS技术开发出了一套面向SMW工法桩的分布式光纤监测数据管理系统。该系统具有监测数据自动入库、监测数据可视化、监测点实时预警等功能,为实际工程提供决策支持。     

Brillouin optical time-domain analysis for geotechnical monitoring

In this paper, we show some recent experimental applications of Brillouin optical time-domain analysis(BOTDA) based sensors for geotechnical monitoring. In particular, how these sensors can be applied to detecting early movements of soil slopes by the direct embedding of suitable fiber cables in the ground is presented. Furthermore, the same technology can be used to realize innovative inclinometers, as well as smart foundation anchors.     

基于分布式光纤应变感测的边坡模型试验研究

 光纤传感是近年来发展起来的一种分布式监测技术,这种方法在边坡工程监测领域有着巨大的潜力和应用价值。提出一种通过监测坡体应变分布来实现边坡稳定性评估的新方法,通过一组边坡模型试验,采用布里渊光时域分析(BOTDA)技术,对坡顶加载过程中边坡模型不同深度处的水平向应变进行连续监测。试验结果表明：经过热缩管封装的直埋式紧套光纤适用于边坡应变分布的监测;铺设传感光纤时,在关键位置预留自由段可达到温度补偿和精确定位的双重效果;边坡滑裂面的位置可以通过对分布式应变监测数据的分析大致推算出来。通过分析试验中受荷边坡变形和稳定性状态的演化过程,证明最大水平向平均应变值和边坡安全系数具有一定的经验关系。该研究成果为边坡稳定性评估和滑坡预警提供一种新的思路和方法。     

A procedure for the routine biological evaluation of urban runoff in small rivers

A rationale and stepwise procedure for the biological evaluation of urban runoff in small rivers is described. The protocol is predicated on the application of the Brillouin diversity index to collections of benthic macroinvertebrates isolated from artificial substrates in the course of a year.     

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。     

光纤传感技术在边坡模型试验中的应用

 关于边坡模型的坡体变形监测较为困难,将光纤传感技术应用于边坡模型试验尝试解决这一问题。构建边坡模型进行人工降雨试验,采用光纤布里渊散射光时域反射测量技术(BOTDR)监测坡体变形和光纤光栅(FBG)传感技术监测坡面变形。将BOTDR光纤分层埋入坡体不同位置,以边坡后缘模型箱为固定的参照点,监测坡体内不同位置的应变变化;将光纤光栅传感器铺设在坡面的不同位置,以坡面后缘为固定参照点,监测坡面各位置处位移变化。根据降雨前、降雨过程中及降雨后变形记录资料,得到边坡在降雨作用下的变形规律：在降雨初始一段时间内,边坡并没有明显变形,随着降雨时间的发展,坡体和坡面位移会出现突发性的大幅度增长,并且距坡面较近的土体产生较大的变形,坡体底部变形较小。总体规律是随着坡体深度的增大,坡体变形受降雨入渗的影响越来越不明显,这解释了降雨诱发的均质土坡破坏容易出现在浅层的原因。在坡面上,后缘产生较大位移,而坡体前端位移较小。降雨停止后,部分变形值会变小。试验结果表明,用光纤BOTDR和FBG传感技术监测有众多的优点,且光纤传感技术在岩土模型试验中具有良好的应用价值和前景。     

抗滑桩变形监测及位移确定研究

针对抗滑桩深部变形监测中存在的问题,提出应用布里渊光时域反射计(BOTDR)技术监测抗滑桩深部变形及根据监测数据确定抗滑桩的位移。通过分析抗滑桩位移与其他物理量之间的关系,结合BOTDR监测抗滑桩应变特征,建立抗滑桩位移与应变之间的二次积分函数关系,并在假设基础上,给出边界条件和解析过程。通过对浙江省诸永高速公路红岩村I号滑坡抗滑桩BOTDR监测的实施及监测结果的计算,并与抗滑桩测斜监测结果对比,对基于BOTDR的抗滑桩位移确定计算模型进行了验证。研究结果表明：通过BOTDR技术监测抗滑桩的深部变形是可行的,抗滑桩的位移确定计算模型一定程度上能够满足工程需要,并且将光纤沿抗滑桩竖向受力钢筋布置,由其监测结果对位移进行计算较为准确。最后,对基于BOTDR技术确定抗滑桩位移的光纤铺设位置选取给出建议。本研究对推动BOTDR监测技术在抗滑桩以及相关桩基工程监测中的应用及数据使用方面具有参考和借鉴价值。