光纤传感技术在土木工程结构健康监测中的应用

工程结构的健康监测关系到工程质量和运营安全,其经济、社会效益极为显著。大型土建工程的健康监测已成为国内外的发展趋势。介绍了光纤的组成和特点,阐述光纤传感技术在力学测试中的基本原理以及未来发展趋势。     

基于光纤监测技术的堤防渗漏试验研究

通过黄河堤防渗漏模型试验,对分布式光纤传感技术在堤防渗漏监测领域的应用进行了研究,提出了分布式光纤的布设方式,获得了渗漏流量与土体温度变化的关系曲线,据此曲线分析可得出如下结论:当渗漏流量为100 cm3/s时,水的渗透力度较小,渗漏没有影响到土体的温度;当渗漏流量为130 cm3/s时,渗漏通道周围温度明显下降;当渗漏流量为250 cm3/s时,土体有不同程度的塌陷出现。     

基于蛇形分布式光纤的堤防浸润线定位试验

在堤防浸润线监测中,传统的光纤布置型式大部分采用直线布置,因光纤定位精度技术的限制,其监测结果受到严重影响.为提高堤防浸润线定位精度,根据测温光纤测点定位特点,设计并制作了一种新的蛇形分布式光纤用于浸润线的监测.通过水深测量试验模拟堤防浸润线监测,确定了新布型监测光纤长度与浸润线位置的关系式.计算水深与实际水深对比结果...     

分布式光纤温度传感技术用于面板堆石坝面板渗漏监测

分布式光纤温度传感技术为渗漏监测提供了一个全新的方法。文中结合思安江混凝土面板堆石坝的具体情况，设计了监测光缆布设方案，对分布式光纤温度传感技术进行了全面研究。通过对历时长达1年的多次测量结果进行分析和比较，准确地监测到了面板的渗漏地点，为该技术的推广应用积累了经验。     

基于分布式光纤传感器的损伤监测研究

结构损伤的出现通常具有空间位置的任意性,使得传统的离散式传感器难以监测损伤的出现和发展,而分布式光纤传感器具有分布式、长距离、精度高和耐久性长等特点为大型复杂结构的分布式探测提供了可能。首先介绍了BOTDA分布式光纤传感技术与应变的关系,并论述了光纤传感器周围结构出现损伤变形时,传感器会监测到应变显著变化这一监测传感特性,然后制作了钢梁的裂缝损伤模型,应用BOTDA分布式光纤传感系统对梁在正常工作状态、单一裂缝和多裂缝工作状态进行了监测。结果显示,在裂缝损伤出现的位置,分布式光纤传感器监测到显著的应变变化,并可以准确定位损伤位置。通过对钢梁的损伤模拟的研究表明,在单一损伤和多损伤情况下,BOTDA光纤传感器可以准确有效的识别钢梁中裂缝的位置,能够实现复杂结构的分布式损伤监测。更多还原     

基于主动加热型分布式光纤测温技术的土体含水率监测试验研究

长距离堤防渠道工程运行期间易发生渗漏现象,如何实现快速、高效、大范围渗漏监测是保障堤渠工程运行安全的技术难点。基于土体热传导原理,提出了反映光缆温升值ΔT与加热时间t关系的温度临界特征值f。开展基于加热型分布式光纤技术监测不同含水率砂土与黏土的加热升温试验,研究了不同含水率工况下分布式传感光纤在砂土和黏土中温升值与加热时间的关系,同时利用非线性曲线拟合,计算了不同含水率工况下砂土和黏土对应的f值。结果表明,土体温升值和f值均随含水率增加而减小,且与含水率变化趋势的相关性较强,能够借助拟合f值监测并反演不同土质的含水率值,用以实现堤防渠道工程的渗漏险情预警。     

探讨分布式传感光纤在输水隧洞工程监测中应用

近年迅速发展的BOTDA分布式光纤传感技术有稳定性、耐久性好和长距离连续测量等优点,以某工程试验段为研究对象,对分布式传感光纤与传统监测技术测量数据进行分析,探讨分布式传感光纤应用于输水隧洞工程监测的优势及可靠性.根据试验成果可知,分布式传感光纤对输水隧洞结构的测量数据是可靠的,可进行连续测量,获取更多数据输出,可实现...     

分布式光纤堤坝形变监测试验研究

采用DiTeSt分布式光纤测量系统开展了堤坝形变监测试验研究,通过监测渗流和加载作用对模型堤坝形变的影响,验证了采用分布式光缆作为形变传感器监测堤坝形变的可行性:采用基于Brillouin光时域反射的分布式光纤传感技术监测堤坝形变是可行的,光纤的受力变形基本能够反映坝体的形变。     

光纤传感技术在岩土工程安全 监测中的应用

详细介绍了光纤光栅传感技术及其特点、光纤BFG光栅传感器技术特性指标及选择,给出了光纤传感技术在国内岩土工程安全监测中成功应用的实例。研究结果为从事岩土工程安全监测设计、现场监测的人员提供参考和借鉴。     

岩土与地质工程中分布式光纤传感技术研究进展

在岩土与地质工程监测领域,分布式光纤传感技术作为一种新型智能监测技术,与传统的电阻式、电感式和振弦式传感器等工程监测技术相比,其分布式、长距离、高精度、抗干扰等优势明显,成为近年来工程智能监测领域的研究热点之一.介绍了分布式光纤传感技术的分类,总结了近几年国内外分布式光纤传感技术在混凝土结构健康、桩基工程、基坑、边坡、温度场、土体变形等方面监测的最新工程实践和研究成果,以及该技术的工程布设和温度补偿方法、新型传感器与监测系统研发,并展望了岩土与地质工程分布式光纤传感技术将来的发展方向.     

基于传感光纤技术的堤坝分布式变形监测

堤坝变形是分析评价堤坝工作特性和安全的重要指标。设计了堤坝内部二维分布式变形一体化监测的分布式光纤监测技术的辅助结构型式与传感光纤布设方法,基于原型堤坝,通过系统试验测试验证了堤坝内部变形分布式监测新技术测量精度并论证其可行性,测试结果与实测结果吻合,二维变形测量的绝对误差最大为4.3 mm,堤坝内部二维变形测量精度达到毫米级,且实现了堤坝全断面内部二维变形分布式监测,证明了基于分布式光纤技术的土质堤坝内部二维分布式变形一体化监测新技术的适用性和先进性。     

堤防工程健康诊断技术初步研究

堤防工程健康诊断就是采取工程探测、检测或监测等手段获取堤防系统或单位堤段的基础诊断资料,通过构建堤防工程健康诊断指标体系,对堤防工程的健康状况进行诊断,包括专项诊断和综合诊断2个方面.从堤防病害及拟定堤防安全监测、检测和探测项目的角度出发,提出了堤防工程健康综合诊断的指标,堤防工程健康状况可划分为健康、亚健康、病变、危情4级.     

分布式光纤温度传感技术在水电工程中的应用研究

详细分析了分布式光纤温度传感技术在水电工程中的应用.首先,在介绍分布式光纤温度传感系统与测温原理基础上,分析了该技术能用于水电工程诸多方面的可行性.其次,介绍了该技术在渗漏监测方面的应用,给出了监测不同水工建筑物渗漏时的光纤布置方案与监测方案;通过监测实例介绍了如何利用该技术监测水库库水温度;依托实际工程,研究了该技术在混凝土坝施工过程中温度监控时光纤布设所遵循的原则和埋设的基本方法.最后,通过理论分析,提出了利用该技术监测河流断面流速的基本思路与测量方法.     

基于BOTDA的光纤分布式传感温度补偿

布里渊光时域分析(Brillouin Optical Time Domain Analysis, BOTDA) 利用了布里渊受激放大特性,在测量精度和空间分辨率等方面有独特的优势。在应用基于BOTDA的分布式光纤传感技术对结构应变进行监测时,存在布里渊频移对应变和温度交叉敏感的问题。为了消除温度对应变监测的影响,基于BOTDA原理提出了一种温度补偿方法。结果表明该方法可通过附着成一体的应变和温度传感光纤的换算得到消除温度影响后的应变,无需得到待测物温度场,布设安装和数据处理均较方便,温度信息同步性和环境适应性较佳,且成本低廉,与现有温度补偿方法相比具有显著优势。通过对比室内水浴试验和某排水泵站现场试验的结果,可知基于BOTDA的光纤分布式传感温度补偿方法是有效的。     

分布式光纤传感技术在结构裂缝检测中的应用

裂缝检测对于预防土木工程重大事故具有重要意义，但具体实施却具有较高的技术难题，新近开始研究的一种监测手段-在土木工程中埋入分布式光纤传感器进行裂缝监测可以有效地解决这一难题，分布式光纤传感器技术由于自身具有能实现大范围，连续的信息采集的诸多优点，从而从以实现土木工程的裂缝检测的功能，阐述并讨论了分布式光纤传感技术的原理，特点和相关的实验模型，并展望了在实际工程中应用的前景。     

大型水池渗漏监测分布式光纤综合布设方案

大型钢筋混凝土水池底板分缝处属于薄弱环节,最容易发生渗漏.根据大型水池底板分缝分块,在分缝处下部设置排水盲沟,排水盲沟内浇筑无砂混凝土,感温光缆布设在底板分缝下方,形成渗漏监测的分布式光纤网络,实现对大型水池渗漏的实时、在线、分布式监测.介绍两种应用于大型钢筋混凝土水池渗漏监测的分布式光纤布设方案,并对两种方案进行优缺...     

基于分布式光纤测温技术的堤坝渗漏监测

渠道堤坝普遍存在渗透变形及渗漏破坏等工程问题,传统大坝及岸堤安全监测技术测点分散、容易漏测。在介绍分布式光纤测温技术原理的基础上,通过室内试验和现场原型试验,开展了分布式光纤测温技术方法比选、测量精度和稳定性分析、渗漏监测及分析方法、常规监测技术对比分析、工程实践应用等研究,论证了分布式光纤测温技术应用于堤坝渗漏监测的可行性和适用性。布里渊测温系统受温度和应变影响,测值波噪明显,光纤埋设及保护要求较高,拉曼测温系统可测得绝对温度,其测温稳定性及精度均优于布里渊测温系统;加热法和梯度法监测渠道堤坝渗漏在技术上均可行;分布式光纤测温技术具有监测距离长、空间分辨率高、远程线性测量等特点,在渠道堤坝渗漏监测实践应用中具有显著的技术优势。     

分布式光纤传感器应用于沥青混凝土心墙基座变形监测

近年来，在高科技的渗透和支持下，常规监测技术正在酝酿更新换代，各种应用于安全监测的高新技术层出不穷，其中光纤传感检测技术以其独特优势而处于中心地位。在沥青混凝土心墙基座设置变形光纤传感网络系统，以了解和监测基座在施工期、蓄水期和运行期的变形工作状态，对保证工程质量，保障大坝枢纽工程的安全运行具有相当重大的意义。     

基于光纤传感技术的桩体位移监测方法研究

现有光纤传感器的布设方法单一,无法完全适应各类工程的监测要求。为此,从实际工程桩体水平位移监测的需求出发,针对工程施工特点,设计单U型和多U型布设方法,并于室内构建PVC管简支梁模型,利用分布式光纤传感器对PVC管弯曲变形应变进行测量。采用各类应变组合进行挠度计算,分析了各应变组合挠度的试验误差。将上述两种光纤布设方法分别运用于实际工程的桩体水平位移监测中,并对比分析光纤传感器监测数据效果。试验与实际工程分析结果表明：利用分布式光纤计算桩体位移时,应当优先选用垂直基坑开挖面的双轴线应变进行计算,其次可利用其他轴线应变换算成基坑侧应变,进而用双轴线应变计算,而多轴线应变计算会造成多余误差;在实际工程运用时,分布式光纤传感器监测效果优于侧斜管监测效果。     

基于全分布式传感的土石坝安全监测策略

以雅玛渡大坝为研究对象,在渗流路径附近的不同土层下埋设裸光纤.利用光纤对不同流速下的模拟渗流进行监测,并用分布式温度应变分析仪对模拟渗流进行测量,得到连续下降的温度曲线呈现出急剧上升趋势的结果,说明这种变化不是由渗透水的温度引起的,而是由应变引起的.结果可为专家决策系统提供参考,保证土石坝的长期安全运行.