[发明专利]高拱坝变形监测的分布式光纤传感的技术方案及系统

摘要

公开一种高拱坝变形监测的分布式光纤传感技术方案和系统，涉及大坝安全监测技术和光纤传感技术的交叉领域，用以克服高拱坝变形监测的常规手段的缺陷以及分布式光纤传感用于双曲拱坝变形监测的空白。针对双曲拱坝的特点和难点，提供两种独特的曲线形的光纤封装结构：弱曲梁和微弯梁型的光纤监测板。基于误差分析和曲梁控高‑弯梁分段的构型，确保光纤变形监测的优异性能、高可靠‑长寿命、方便实用。提供在拱坝及坝基的廊道、竖井及平硐内便捷实用的布设安装方式，用以实现拱坝‑坝基坝肩的内部变形3分量（径向‑切向水平位移、垂直位移）的多维度‑大范围的时空广覆盖的在线遥测。光学解调仪可一机多用，可兼测砼温度‑库水温‑坝前淤沙位‑水库淤积等。

主权项

1.一种高拱坝变形监测的分布式光纤传感系统，其特征在于：提供一种传感光纤的簿板形封装结构，该封装结构为光纤监测板；该光纤监测板采用曲线形构型，包括弱曲梁、微弯梁两种型式；将二者正交布设在拱坝的纵向廊道和竖井以及坝基坝肩的平硐、竖井中，构成三维欧拉弹性梁的敏感元件，实现在线监测坝体、坝基、坝肩的径向、切向水平位移和垂直位移的时空分布状态与过程；采用曲线形的光纤封装结构，以适应高拱坝的双曲坝型对于光纤传感系统布设场合的特定需要；采取曲梁控高与弯梁分段的构造，实现曲线形封装结构力学性能的线性化，包括线性化方法的理论分析和实施方案及其造型；线性化方法的理论分析是，基于弹性力学关于平面曲梁正应力的解析解，曲梁弯曲应力的非线性误差表达式和非线性化程度量化表达式各为：δ＝ξ‑1，  (1)实施方案及其造型是，把曲梁高度控制在该曲梁的曲率半径的1～2％以内，构成为弱曲梁，则该光纤变形监测板成为线性传感器；把平面弯梁的监测板分段，使各段弯梁中心角≤30°～50°，成为微弯梁，同样转化成为线性传感器；弱曲梁和微弯梁封装的光纤变形监测板，在力学上归结为欧拉弹性梁，具有足够的精确度和工程实用性。