[发明专利]一种基于分布式光纤传感技术的土木结构点三维位移监测方法

说明书

本发明涉及土木结构监测技术领域，更具体地，提供了一种基于分布式光纤传感技术的土木结构点三维位移监测方法，包括打入基准桩、光缆放线、固定传感光缆、静置并监测、根据传感光缆应变计算被测点空间三个方向的位移等步骤。将分布式光纤传感技术成功应用于土木结构点三维位移的定量监测上，通过公式作出定量分析，挖掘了分布式光纤传感技术的新功能，全面反应土木结构的变化情况。同时，为需要抗电磁干扰、耐高温、抗腐蚀、需要进行长期监测的土木结构提供一种可选的监测方法。

技术领域

本发明涉及土木结构监测技术领域，更具体地，涉及一种基于分布式光纤传感技术的土木结构点三维位移监测方法。

背景技术

分布式光纤传感技术是一种利用光纤作为传感元件与信号传输介质的传感技术，可实现光纤沿线各个分布式测点的状态变化监测，大量应用于山体滑坡、地质沉降、输电线路、石油管道等需要长距离、大范围分布式监控的领域。分布式光纤传感技术大多由于构造的光纤传感网络几何性质不满足静定结构要求，从测量得到应变解析位移较为困难，定量监测各种位移场存在困难。当前，分布式光纤传感技术主要功能用于预警等定性监测上，在定量检测上应用较少。

发明内容

本发明提供一种基于分布式光纤传感技术的土木结构点三维位移监测方法，将分布式光纤传感技术成功应用于土木结构点三维位移的定量监测上，通过公式作出定量分析，挖掘了分布式光纤传感技术的新功能，全面反应土木结构的变化情况。同时，为需要抗电磁干扰、耐高温、抗腐蚀、需要进行长期监测的土木结构提供一种可选的监测方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种基于分布式光纤传感技术的土木结构点三维位移监测方法，利用基于布里渊散射的分布式光纤传感器，包括但不限于以下步骤：

S1在距离被测土木结构的一定范围内，打入基准桩，并在基准桩上部设置至少三个用于连接传感光缆的参考点，参考点与被测土木结构点构成多角锥结构。在基准桩上至少采用三个点构成多角锥的底面，在被测土木结构上选取至少一个点构成多角锥的顶点，基准桩上各点之间位移变化为可忽略。

S2按监测布点的需要，光缆放线，在光缆上连接分布式光纤传感器，形成传感光缆。按监测布点需要，光缆放线，并留有足够的温度补偿光缆及备份光缆，连接分布式光纤传感器，调试分布式光纤传感器及传感光缆，要求整段传感光缆和传输光缆不致由过大的光损耗。一般地，可采用BOTDA分布式光纤传感器，监测光缆需形成回路；也可采用BOTDR分布式光纤传感器，监测光缆不需形成回路。

S3将传感光缆两端分别固定于被测土木结构点和基准桩参考点上，使传感光缆受一定大小的预张拉力，并启动预监测。启动设备，边监测边固定传感光缆，使传感光缆段受一定大小的预张拉力，预张拉力产生的应变在整个应变量程的中部，这样传感光缆段之间的距离增大或减小，均能表现在布里渊散射的分布式光纤传感器频移上。

S4静置一段时间，使传感光缆完成大部分的松弛蠕变，开始正式监测。静置一个月，使传感光缆段完成大部分的松弛蠕变。传感光缆在受拉应变的状态下，会发生应力不变，应变增加的松弛蠕变现象，待其完成大部分的松弛蠕变后，开始正式监测。

S5通过分布式光纤传感器的监测得到光缆应变量，由多角锥结构的应变反算被测土木结构点在三个方向的位移。

进一步地，所述基准桩为开口钢管混凝土桩，桩端采用混凝土加压固定，基准桩的固定深度由基岩的风化程度决定。在距离被监测土木结构一定范围内，打入基准桩，要求基准桩嵌入基岩一定深度，嵌入深度由基岩的风化程度决定，坚硬岩、较硬岩不应小于0.2m，中风化岩不应小于0.5m，采用开口钢管混凝土桩，桩端混凝土加压喷射，充分振捣，确保基准桩与基岩牢固连接。