[发明专利]一种基于DTS检测灌注桩完整性的检测系统设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及工程领域基于热传导特征检测灌注桩完整性的温度传感器的布置设计，尤其 涉及一种基于DTS检测灌注桩完整性的检测系统设计方法。

背景技术

目前在进行灌注桩完整性检测时，多采用低应变法、高应变法、超声波透射法、静载试 验等。这些检测方法存在效率低、设备重、体积大、不能实时远程监测、花费高等缺点。

基于分布式光纤传感测温的检测技术以普通光纤作为传感和传输介质，无需在添加其它 外置传感器件，并且其具有一定的柔韧性，能够保持一定程度的弯折度埋置到构件中，一定 程度上满足了现代传感技术发展的要求，在实际工程检测中也已经有运用到。但是，光纤传 感器在灌注桩中的布置方案及相关参数指标的确定仍没有理论依据。

要推广DTS检测系统在灌注桩完整性检测中的应用，必须规范DTS检测系统相关参数 的确定，必须确定下列参数：(1)内置光纤热源的加热功率；(2)光纤传感器的布线方式及 间距。

发明内容

考虑到基于热传导特征的灌注桩缺陷的检测原理，为了解决上述技术问题，本发明采用 的技术方案是：

一种基于DTS检测灌注桩完整性的检测系统设计方法，包括以下主要步骤：

①将线性光纤植入桩截面半径为R桩体内沿中心线布置，以植入光纤为内热源，热传导的影响半径为r，T_s为岩土介质温度，初始条件下桩体及外表面温度与岩土介质温度相等，光纤均匀容积生成热为q为单位长度的功率；

②当桩体内光纤加热处于稳态时，以光纤为中心柱坐标下热流方程式为：

1rddr(rdTdr)+Qk=0---(1)]]>

其中k为导热系数，T为以加热光纤为中心在临界半径r₀范围内的桩体温度；

对上述公式(1)进行积分得到桩体温度分布为：

T(r)=-Q4kr2+C1ln r+C2---(2)]]>

③对于大直径的灌注桩，通过对内置光纤进行加热，引起的热传导形成一个热传导辐射 区，存在一个临界半径r₀，超过这个半径以外的区域，不受加热光纤的影响，温度等于环境 温度；

确定公式(2)中C₁，C₂积分常数需要如下两个边界条件：

第一类边界条件：当r＝r₀时，T(r₀)＝T_s；

第二类边界条件：当r＝r₀时，

考虑边界条件，由公式(2)得到温度分布为：