理论教育 光纤监测技术在隧道工程中的应用

光纤监测技术在隧道工程中的应用

时间:2023-08-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:分布式光纤传感技术是近年来随着对光在光纤内的各类散射效应的研究而发展起来的一种监测技术。分布式光纤传感技术具有多种独特优势,其用于监测的单模光纤既是传感元器件又是传输介质,故无须多余的传导线路。

光纤监测技术在隧道工程中的应用

现在较流行的结构健康监测定义是Housner提出来的,即利用现场的无损传感技术,通过包括结构响应在内的结构系统特征分析,达到检测结构损伤或退化的目的。分布式光纤传感技术是近年来随着对光在光纤内的各类散射效应的研究而发展起来的一种监测技术。分布式光纤传感技术具有多种独特优势,其用于监测的单模光纤既是传感元器件又是传输介质,故无须多余的传导线路。目前最远的测量距离可达200 km,故非常适合用于线状结构的监测。其传感器即单模光纤价格低廉,无须特殊加工,适合大规模使用。光纤在隧道施工中的监测应用如下。

1.光纤测隧道变形

在隧道内沿隧道走向分别布置若干纵向测线,同时选取有限断面布置横向测线,并根据推导的公式对纵向测线内的光纤变形进行计算,再对横向同一断面内的收敛进行计算,即可把握整个隧道的宏观三维变形和开裂情况。

2.光纤测隧道裂缝

除测量变形之外,还可以根据钢筋混凝土的黏结滑移理论,利用分布式光纤传感技术测量结构裂缝的大小。

3.光纤自动化监测系统(www.daowen.com)

可以根据客观需求,搭建一套完整的监测系统,实现集采集、传输、分析、推送于一体化的分布式光纤自动化监测。由于光纤传感探测范围更广,数据传输更为快速和方便,光纤监测土体变形向多样化、三维立体化方向发展,逐渐形成高渗透、高精度、自动化和实时化的远程监测系统。

建立基于云服务器的光纤传感自动化监测系统主要有如下两个步骤。

(1)在地下结构中采用合适的方式安装监测所需的传感光纤,同时在合适的位置放置光纤应变分析仪,并将安装好的传感光纤接入仪器中。传感光纤的安装方法取决于结构监测要求和结构类型,而光纤应变分析仪的位置根据光纤接入线路布置。

(2)采用合适的方式(4G、Wi-Fi、网线直连等)将光纤应变分析仪接入网络中,与服务器对接,并在服务器搭建光纤传感监测系统,实现监测数据的自动采集、计算、分析与发布。

由光纤测量实例可以发现,光纤在布设时,精度要求较高,浇筑位置后定位准确。而光纤造价经济、测量简便的优势非常有利于其在线性隧道变形监测中推广使用,是未来监测新技术的发展方向之一。

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