[发明专利]基于分布式光纤传感器的基坑工程立体化监测网络的实现方法

说明书

本发明提供一种基于分布式光纤传感器的基坑工程立体化监测网络的实现方法，涉及光纤传感器于围护支撑结构上的布设方案、围护支撑结构整体的变形受力分析、生成应变分布云图，依托于光纤的光波分子与入射光散射形成的后向布里渊散射光的频率变化对应变、温度敏感特性与BOTDA传感优势，得益于光纤传感器的精确、稳定、实时的监测优点，可通过将构件上的光纤布置成立体化的监测网络，进而对基坑工程内的围护支撑构件等进行全面立体的变形、受力监控，实时的监控数据导入surfer生成结构的应变分布云图，是可视化立体化的监控量测方法。

技术领域

本发明属于岩土工程、基坑工程监测技术领域，尤其是涉及一种基于分布式光纤传感器的基坑工程立体化监测网络的实现方法。

背景技术

深基坑自身的稳定及其在开挖支护过程中对周围建筑物的影响是基坑工程中的重要课题。而基坑工程的变形监测工作贯穿工程实施前、中、后各阶段，是评价基坑稳定性和对周围建筑影响程度的必要工作。目前，常采用的变形监测手段包括有水准仪和测斜仪等，但由于人为因素较多产生的偶然误差较大，分散的数据点难以真实地反映结构整体变形，属于点式监测，目前的监测技术大多局限在单一围护构筑物的监测、人工操作较多、单点监测、没有实时监测与反馈的体系。然而随着监测要求的提高和信息化施工的要求，一种能够全面立体反映基坑工程自施工至完工的全过程监测网络的方法的应用当是迫在眉睫的。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述技术缺陷，提供一种基于分布式光纤传感器的基坑工程立体化监测网络的实现方法，能够对基坑工程围护构件的变形情况进行立体化的整体评估。

需要保护的技术方案：

一、设计方法原理：

一种基于分布式光纤传感器的基坑工程立体化监测网络的实现方法，其特征在于，概括为：将光纤传感器植入地下连续墙的内部形成整体传感网络，将光纤传感器敷设于支撑表面构成传感网络，以使光纤能够与围护构件共同协调变形，当围护构件在与土的相互作用中发生变形，这种变化被光纤感知被反映在布里渊散射光的频移值上；通过BOTDA应变解调仪解译出应变；通过计算出围护构件在监测点位置处的形变，并利用kriging方法插值出围护构件的不同位置、不同方向上的变形结果，得到围护构件全面整体的变形情况；并导入surfer生成三维影像云图，立体地反应围护构件的变形状态。

本方法涉及的数据采集硬件即为BOTDA光纤传感器、BOTDA光纤应变解调仪和计算机及其接口。所述的BOTDA光纤传感器，该光纤传感器具有感知应变和温度的变化并反映在频移值上的能力。所述BOTDA光纤应变解调仪能对入射光频率进行采样即获取频移值，并通过接口传输到计算机解译为光纤的应变值变化。硬件本身皆已为现有技术。

二、实施步骤：

本发明提供一种基于分布式光纤传感器的基坑工程立体化监测网络的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤(1)，对钢筋笼和支撑进行打磨处理及材料的准备工作。

步骤(2)，在地下连续墙的钢筋笼中，布设监测应变的传感光纤和作为温度补偿的传感光纤，布设方法采用内部植入法，主要针对钢筋笼朝向和背向基坑区域的两个面布设传感光纤，并在这两个面上铺设成网状结构，形成钢筋笼-垂向光纤传感-环向光纤传感的感知网络。具体地，本步骤(2)中形成钢筋笼传感网络的方法如下：

步骤(2.1)，钢筋笼的垂向和环向钢筋上采用全接触绑扎方式固定监测应变的传感光纤。对垂向和环向钢筋采用分点式绑扎方式布置作为温度补偿的传感光纤。所述的作为温度补偿的传感光纤，主要用于消除温度变化导致的传感光纤读取数据的误差。

步骤(2.2)，下放钢筋笼。

步骤(2.3)，灌注混凝土成墙。