[发明专利]一种基于光纤光栅的滑坡内部位移监测方法

摘要

本发明公开了一种基于光纤光栅的滑坡内部位移监测方法。本方法结合光纤光栅传感技术和传统测斜仪，监测的滑坡内部发生变形会引起测斜管的弯曲变形，导致光纤光栅发生变形，通过光纤光栅传感器和光纤光栅解调仪可以实时准确通过光纤光栅的波长变化得到相应的应变值，再通过应变‑位移差分计算方法先计算出相应测点处的位移，再准确计算出测斜管的扰度。在边坡现场监测中实施较为方便，通过简单的复合辛普森积分公式处理监测数据，能够比较准确的获得边坡内部的变形情况。本发明方法操作上简单易实施，能对边坡进行长期实时的监测，数据处理方法简单准确，推广实用性强。

主权项

1.一种基于光纤光栅的滑坡内部位移监测方法，其特征在于该方法包括以下步骤：1)在测斜仪的测斜管外缘凸起导槽的表面中心线上布置对称的U型光纤光栅串，光纤光栅紧密贴合在测斜管表面上，构成光纤光栅应变传感器；2)在滑坡需要监测的位置钻孔，将光纤光栅应变传感器逐节拼接放入钻孔内，使得布设的光纤光栅U型平面和被监测边坡的滑动方向平行；将光纤光栅应变传感器与光纤光栅解调仪连接，记录下光纤光栅应变传感器的初始波长信号；3)光纤光栅解调仪实时监测光纤光栅的波长变化，利用标定好的光纤光栅应变灵敏系数K_ε，计算出测斜管不同截面处的平均轴向应变ε(z)：式中，测斜管的底部为坐标原点，距离测斜管底部z处的前后对称的光纤光栅波长值分别为λ_u和λ_d，其初始值分别为λ_u0和λ_d0，λ_u0≈λ_d0＝λ₀；4)根据材料力学中，悬臂梁在弯曲状态下的扰度曲线积分公式，结合复合辛普森积分公式，建立不同位置处的测斜管扰度w(z_n)和平均轴向应变ε(z)的关系可以表示为式10：式中，R是测斜管的外半径，h是光纤光栅测点的布设间距，l是拼接的测斜管总长，z_i＝2ih，z_i+1/2＝z_i+h，n是测点总数；5)在滑坡监测中，假定滑坡体的内部变形和测斜管的弯曲变形保持协调一致，根据不同位置处测斜管所测的扰度可以实时判断滑坡的内部变形情况。