[发明专利]一种基于OFDR技术的深基坑变形分布式监测系统

说明书

本发明公开了一种基于OFDR技术的深基坑变形分布式监测系统，包括分布式光纤测斜管、分布式光纤轴力计、分布式光纤水位计三个光纤装置，以及光纤数据采集与传输系统、光纤数据处理与分析系统、监测结果显示系统三个子系统。在各部分光纤布置完成后，将邻近光纤依次连接，形成“深基坑变形分布式监测网络”，数据采集时只需将光纤终端接入OBR数据采集仪，一次采集便可获得所有监测目标的应变和温度变化数据，再通过OBR数据处理系统进行数据的自动化处理，获得相应目标的变形、轴力和位置信息，并以图表等直观形式在显示系统中显示。该方法具有精度好、效率高、范围广、操作简单等优点。

技术领域

本发明属于岩土工程监测领域，具体涉及一种基于OFDR技术的深基坑变形分布式监测系统。

背景技术

随着高层建筑和地下基础设施的大量兴建，基坑数量不断增长，规模不断扩大，如何有效监测基坑在施工过程中的变形，保证基坑的安全稳定成为工程界关注的焦点和研究热点。基坑深层土体水平位移、地下水位、支撑轴力是基坑监测的三个重要方面，目前对这三个项目的监测主要采用测斜仪、水位计和钢筋轴力计等传统人力和电子手段，这些手段存在着以下的局限和不足：(1)多是点式测量，采集数据有限，容易发生漏检，无法全面反映监测对象的变形特点；(2)对人力消耗较大，不仅造成人力成本过高，而且监测效率低，人为误差大；(3)无法做到实时监测，而且数据处理主要依赖后期人工手动处理，信息反馈不够及时，难以达到智能化监测和信息化施工的要求；(4)测点布置繁琐，而且测点存活率低，经常影响监测进度；(5)仪器精度不高，难以反映监测对象局部的细微变化。

OFDR(Optical Frequency Domain Reflectometer)技术是分布式光纤传感技术的一种，基于OFDR技术的OBR背光反射计是目前业界最先进的分布式光纤传感器，有着微米级别的高空间分辨率和高灵敏度，单端检测，可应用于单模及多模光纤，每次测量都以NIST可追踪标准对波长进行校准，不需要工厂例行校准，能跟踪光在传输过程中的偏振态变化。OBR能真正实现高精度零死区监测，比现下的FBG、BOTDR、ROTDR等光纤技术更具有性能优势和工程应用前景。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于OFDR技术的深基坑变形分布式监测系统。

技术方案：本发明采用以下技术方案：一种基于OFDR技术的深基坑变形分布式监测系统，主要包括分布式光纤测斜管、分布式光纤轴力计、分布式光纤水位计三个光纤装置，还包括光纤数据采集与传输系统、光纤数据处理与分析系统、监测结果显示系统三个子系统；

分布式光纤测斜管包括土体测斜管和桩体测斜管，桩体测斜管设置于邻靠基坑四周的位置，土体测斜管设置于靠近基坑四周的位置；

分布式光纤轴力计分为应变光纤传感器和温度光纤传感器，应变光纤传感器在预受力绷直后固定于内部钢筋或者支撑表面，温度光纤传感器则放置于空心软管中，放置了温度光纤传感器的空心软管与应变传感器并排放置；

分布式光纤水位计是将光纤呈U字型铺设于特制软尺中间的凹槽中，U字型光纤的端部与软尺端部对齐；

光纤通过分布式水位计和分布式光纤测斜管串联后，再与分布式光纤轴力计并联连接到光纤数据采集与传输系统，光纤数据采集与传输系统再与光纤数据处理与分析系统以及监测结果显示系统依次串联。

进一步地，分布式光纤水位计的凹槽两边带有刻度，左边为国际单位，右边为英制单位，凹槽中的光纤用防水感温材料进行密封。

进一步地，分布式光纤测斜管采用铝合金测斜管，光纤呈U字型铺设于正对测斜仪滑道的凹槽中，凹槽深1.5mm；

进一步地，各部分的光纤传感器布置完成后将光纤依次连接，光纤连接处以热膨胀管进行加固，其余部分以铠装护套进行保护，监测时只需将光纤终端接入OBR数据采集仪，一次采集便可获得所有监测目标的应变和温度数据。