[发明专利]基于分布式光纤的渗水盲沟破损检测系统及施工、检测方法

说明书

本发明涉及地下排水领域，特别是一种基于分布式光纤的渗水盲沟破损检测系统及方法，其中检测系统包括分布式检测光纤和光时域检测仪，所述分布式检测光纤沿轴向设置于盲沟集水管外壁，所述分布式检测光纤包括多根检测光纤和多个光纤接头，多根所述检测光纤通过所述光纤接头串联，所述光时域检测仪向所述分布式检测光纤发射光检测信号，并接收从所述分布式检测光纤返回的光信号。本发明采用将检测光纤设置在盲沟集水管上，通过光时域检测仪可以快速定位到渗水盲沟的破损位置，为维修提供指引，避免大面积的施工寻找破损点，有效的降低了施工成本，提高了施工效率。

技术领域

本发明涉及地下排水领域，特别是一种基于分布式光纤的渗水盲沟破损检测系统及方法。

背景技术

盲沟作为一种地下排水设施，用以排除地下水，降低地下水位，广泛应用于铁路、公路路基排水中。目前广泛采用的传统盲沟是在路基或地基内设置的充填碎、砾石等粗粒材料并在其中埋设透水管。盲沟在使用过程中均容易受上部荷载、基底膨胀力、地基不均匀沉降等作用影响而开裂破损，形成漏水点，一方面降低盲沟排水效率，另一方面在破损点处漏出的地下水容易劣化周边土体，形成病害。盲沟属于地下隐蔽工程，一旦发生破损后，难以确定破损位置和破损程度，进行维修时需要大面积开挖以寻找漏水点，工程量大，且影响既有铁路、公路运营。

申请号201810969044.3的发明专利公布了“基于OFDR(Optical FrequencyDomain Reflectometer，光频域反射计)分布式光纤的排水管道在线监测系统及方法”，其基于OFDR技术，在排水管道内部不同充满度位置布设多个光纤监测组，能够监测到排水管局部断裂破损，但仍存在局限性：(1)该发明申请所涉及的光纤采用环氧树脂粘贴于排水管道内壁，而渗水盲沟单根集水管长度通常大于6m,直径为30-40cm,内部空间狭小，无法进入粘贴光纤；(2)需要采用多个光纤检测组，涉及温度光纤和应变光纤，系统较为复杂；(3)OFDR技术虽然测量灵敏性和空间分辨率高，但其测量距离短(最大检测长度约100m)，且存在大量噪声，测量结果难以分析，不适用于实际岩土工程。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术存在的问题，提供一种基于分布式光纤的渗水盲沟破损检测系统及方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于分布式光纤的渗水盲沟破损检测系统，包括分布式检测光纤和光时域检测仪，

所述分布式检测光纤沿轴向设置于盲沟集水管外壁，所述分布式检测光纤包括多根检测光纤和多个光纤接头，多根所述检测光纤两端均设置有所述光纤接头，相邻两根所述检测光纤在盲沟集水井处通过所述光纤接头串联，所述光时域检测仪通过所述光纤接头与所述检测光纤相连接，形成检测回路，所述光时域检测仪向所述分布式检测光纤发射光检测信号，并接收从所述分布式检测光纤返回的光信号。

所述光时域反射仪采用OTDR(optical time-domain reflectometer)技术，所述光时域反射仪具有发射探测光脉冲及接受背向瑞丽散射和反射光信号的功能，并能够将接受到的光信号转换处理为背向散射光功率曲线。当渗水盲沟发生轻微变形或者破损导致检测光纤发生微弯时，该位置背向瑞丽散射光光强会发生较大衰减；当渗水盲沟发生较大变形导致检测光纤发生断裂时，该位置会发生端面反射；通过测定背向散射光到达的时间和功率损耗，便可确定缺陷及扰动的位置和损伤程度，并且OTDR信号噪声比OFDR小，便于分析，所述光时域反射仪仅在检测时与检测光纤连接，无需长时间放置于检测现场。

本发明所述的一种基于分布式光纤的渗水盲沟破损检测系统，通过采用分布式光纤，将多根检测光纤分别布置在盲沟集水管上，相邻盲沟集水井之间的检测光纤能够构成一个检测单元，相邻检测单元的检测光纤可通过光纤接头连接，形成更长的检测回路，单个检测单元受损之后，不会影响其他的检测单元的功能，单个检测单元损坏后，检测装置可以分别与损坏单元两端连接来确定检测盲沟的破损位置，不需要使用复杂的光纤检测组，结构简单，成本低廉。