BOTDR应变监测技术应用在大型基础工程健康诊断中的可行性研究

基础工程如地下隧道、高架桥、跨江大桥、江河堤防等构筑物具有规模大、工程环境差异性大、实时动态监控和监测精度要求高等特点，因此常规的一些点式监测手段已不能满足大型基础工程健康诊断的监测要求。布里渊散射光时域反射测量技术(BOTDR)是一项新型光电监测技术，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。由于BOTDR这一独特功能，它已开始被应用于一些基础工程如隧道、堤防和滑坡工程等的监测。根据作者的实验研究和实际工程的应用，对这一技术应用于大型基础工程健康诊断中的可行性进行了系统分析；并运用已有的研究成果，详细阐述这一技术在实际应用中的相关课题，包括光纤铺设方法、光纤保护、距离分解度、温度和湿度影响、光纤疲劳效应、变形计算和智能监控系统等。研究成果表明，BOTDR技术十分适用于大型基础工程的健康诊断。     

混凝土内部应变分布式光纤实时检测方法及试验研究

布里渊散射光时域分析技术(BOTDA)是1种新型光电监测技术,可对沿光纤轴向的应变、温度进行分布式监测,并具有长距离、分布式、高精度和耐久性等特点,适用于结构的健康监测.系统介绍了基于BOTDA的混凝土内部分布式应变的检测方法,并通过试验研究标定了由气吹再灌浆技术铺设的埋入式传感光纤的工作性能,解决了工程应用中无法将长...     

盾构隧道分布式沉降光纤监测技术应用研究

为解决城市轨道交通盾构隧道施工期及运营期长距离沉降监测的难题，基于布里渊（BOFDA）技术提出了一种长距离分布式沉降监测方法。建立了相应的应变–位移算法，并通过室内试验进行验证。将该方法应用至南京地铁2号线工程中，实现了1 km长度上的分布式沉降变形监测。结合人工水准测量数据，对光纤监测结果进行验证，研究结果表明：监测段隧道经过注浆修复后，达到了较为显著的稳固效果，3个月时间内整体变形量在±1 mm以内，变形规律与修复前基本一致。所提出的分布式光纤沉降监测技术可以实现隧道长距离、精准沉降监测。     

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。     

基于分布式应变测量的隧道结构安全监测

研究了基于分布式应变测量的结构安全监测技术及布里渊频移与应变监测的模型,并通过实验验证了布里渊频移量与应变量间的关系。基于BOTDR监测技术,研究了监测隧道结构变形的应变感光缆布线方案及其相匹配的数据算法,最终将该算法写入数据库进行计算,并建立了隧道结构变形自动化监测系统。以无锡地铁隧道为监测对象,进行了监测方法验证和系统应用,提取了自动化监测数据,并与人工检测数据对比,验证了论文描述的布线监测方案及配套算法准确可行,监测应用效果良好。     

分布式光纤监测技术在土木结构健康监测中的应用

针对分布式光纤监测技术在土木结构健康监测中的应用,介绍了基于布里渊散射效应的分布式光纤监测技术的特点及分类,详细阐述了三种分布式光纤传感器的原理,对分布式光纤监测技术在结构健康监测领域的应用和发展状况做了论述,并指出了所存在的问题。     

隧道施工期间的变形监测技术探讨

简要介绍了隧道施工期间采用变形监测技术的目的及基本要求,结合隧道施工工程的实际特征,对摄影测量技术,隧道收敛监测,位移变形监测等技术方法作了具体阐述,并对变形监测数据的处理进行了说明,以便正确有效地进行监控测量。     

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。     

光纤测试与监测技术在隧道中的应用

光纤传感技术在隧道测试和监测中有巨大的应用空间和良好的应用前景。光纤传感技术可以高效安全的对隧道施工过程进行监测,实时反馈隧道结构的受力情况并及时提出预警,其组合开发成火灾报警系统可极大的提高隧道的运营安全,光纤传感器应用于隧道健康监测可对隧道衬砌结构进行全寿命的实时监测。光纤测试与监测技术应用于隧道是十分可行和有效的。     

隧道施工期间的变形监测技术

变形监测在隧道施工中起着重要作用,根据与欧美国家测量员一道工作的经验介绍了在隧道施工期间变形监测基准点、工作基点和变形测点的选择方法,描述了隧道拱顶下沉监测方法,讨论了隧道收敛监测技术,同时分析了观测精度和监测周期问题。研究表明,利用现代测绘仪器和所述监测方法,能够快速准确地完成隧道施工期间的拱顶下沉和隧道收敛监测工作。该方法对隧道施工测量工作具有理论和实践参考价值。     

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。     

BOTDR分布式光纤传感器及其在结构健康监测中的应用

分布式光纤传感器与传统的传感器相比具有很大的优越性,已经成为传感器领域的研究热点。其中,基于布里渊散射原理的布里渊光时域反射计(BOTDR)是一个重要的发展方向。本文在介绍了BOTDR的测量原理的基础上,设计了一个钢筋的三点弯试验,由BOTDR检测钢筋的上、下表面的应变分布,通过与有限元计算结果的对比,说明了BOTDR可以比较真实地得到结构物的应变分布,将BOTDR用于结构变形的健康监测是完全可行的。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

热力管道小漏温度场特征标定研究

泄漏特别是小漏预警对热力管道的安全维护具有重要意义。受空间分辨率的影响,分布式光纤传感器对小漏引起的局部温度变化测试精度较低,测量温度与实际温度差异较大。以布里渊光时域反射仪(BOTDR)作为测量手段,提出了一种建立分布式光纤测量温度与实际温度之间对应关系的方法。设计完成了小漏温度场模拟测量实验,通过高斯拟合对测量数据进行特征提取,再用人工神经网络建立测量温度与实际温度的映射模型。结果表明:设计的实验方案可获得代表管道小漏温度分布的先验数据,基于此训练的人工神经网络可确立实际温度场与BOTDR测量温度场的对应关系,提高了光纤测试精度并为泄漏预警策略的制定提供了依据。