基于BOTDR的白泥井3号隧道拱圈变形监测

白泥井3号隧道是一条山岭隧道,隧道出口段位于滑坡等地质灾害多发的危险区域,为了确保隧道安全,应用国际上先进的BOTDR分布式应变测量技术,对隧道拱圈截面变形进行了分布式应变监测。本文着重介绍了BOTDR在隧道内安装布设以及监测数据的分析过程,监测成果显示,在将近1 a的监测时间里,隧道拱圈基本保持稳定,只是在个别区域,如K84+508.2处拱圈截面的衬砌表面发生张拉变形,变形量在雨季期间达到最大,据分析是由于雨水入渗山体造成围岩压力增大,致使拱圈截面受挤压变形。     

基于BOTDR的隧道应变监测研究

布里渊散射光时域反射计 (BOTDR)是近年来才研发成功的分布式应变测量技术。本文首先介绍了BOTDR的优点和测量原理 ,以某隧道的BOTDR应用实例 ,论证了这一技术应用于岩土工程等结构物分布式应变监测的可行性和优势 ,最后就这一技术在应用中的一些关键技术 ,如空间分辨率、光纤布设工艺、健康监测与损伤诊断等作了阐述     

基于BOTDR的地裂缝分布式光纤监测技术研究

地裂缝的监测是防治地裂缝危害的一项重要工作。本文采用基于BOTDR的分布式光纤感测技术对已有地裂缝和潜在地裂缝进行了分布式监测,详细介绍了BOTDR分布式光纤感测技术原理和地裂缝分布式监测方法,并以无锡杨墅里地裂缝作为监测点进行了现场试验研究。研究结果表明:基于BOTDR的分布式光纤感测技术可十分有效地对地裂缝的变形进行监测;采用定点布设的方法,可提高感测光纤的监测精度和量程,测量精度可以达到0.1mm;2m长的定点间距,量程可达30mm;通过网格化铺设感测光缆,可对一定区域内的多条地裂缝进行监测;在同一方向上,不同点距的结合,可提高地裂缝监测的定位精度。     

基于BOTDR的地裂缝分布式光纤监测技术研究

地裂缝的监测是防治地裂缝危害的一项重要工作。本文采用基于BOTDR的分布式光纤感测技术对已有地裂缝和潜在地裂缝进行了分布式监测,详细介绍了BOTDR分布式光纤感测技术原理和地裂缝分布式监测方法,并以无锡杨墅里地裂缝作为监测点进行了现场试验研究。研究结果表明：基于BOTDR的分布式光纤感测技术可十分有效地对地裂缝的变形进行监测; 采用定点布设的方法,可提高感测光纤的监测精度和量程,测量精度可以达到0.1mm; 2m长的定点间距,量程可达30mm; 通过网格化铺设感测光缆,可对一定区域内的多条地裂缝进行监测; 在同一方向上,不同点距的结合,可提高地裂缝监测的定位精度。     

基于BOTDR的光纤应变与顶板沉降变形关系的模型构建与试验研究

可以实现分布式、长距离、实时监测的BOTDR监测技术已在土木工程领域得到了较为广泛的应用,但在岩土工程领域的应用研究起步较晚,相关技术还有待于进一步完善。以布里渊BOTDR的巷道/隧道应变监测技术为基础,研究了沿巷道轴向进行一维布设的光纤应变测量值与隧道顶板沉降变形之间的关系。首先,根据巷道/隧道顶板的变形规律,建立了光纤沿巷道/隧道轴向发生的应变与巷道/隧道顶板的沉降变形之间的数学模型,即圆弧模型、抛物线模型和三角形模型。其次,对巷道/隧道顶板的沉降变形与光纤应变之间的关系进行了试验研究。对比分析表明,理论计算值与试验值具有很好的一致性。利用圆弧模型、抛物线模型和三角形模型等3个计算模型,可以将光纤应变与顶板沉降联系起来,这对于BOTDR技术的应用与推广具有重要的理论意义和工程实用价值。     

用于隧道变形监测的分布式光纤定点式布设监测误差测定研究

使用分布式光纤进行隧道变形监测,当采用定点的方式来固定传感光纤时,为了更灵敏地感测隧道变形,需要对锚固点之间的应变光纤进行预拉处理。在进行预拉的同时,光纤内部产生一定量预拉应变值,试验表明,施加不同的预拉量对该光纤的监测结果会产生一定的影响。为了减小光纤监测的误差,提高光纤的监测精度,根据感测光纤的应变特性、力学特性设计了光纤的张拉试验方案、构建了试验系统,进行了不同初始预拉值下的光纤张拉试验。通过对监测数据计算与分析,获得了两种特制传感光纤的最佳初始预拉值。结合以上研究成果,在北京市地铁8号线三期工程大红门桥站-和义站区间采用定点方式布设了传感光纤进行了监测。该研究结果可以为结构健康监测工程中传感光纤的布设问题提供参考。     

连云港徐圩地面沉降BOTDR监测与评价

连云港市位于苏北沿海地区,地面沉降灾害面积较大,多地沉降速率超过20 mm/a,徐圩的沉降现状尤为严重。为了能够对徐圩地区的地面沉降进行精细化观测,文章采用BOTDR分布式光纤感测技术,对徐圩镇127 m深的钻孔地层进行了两年多的全断面精细化监测。结果表明:徐圩镇共有四个承压含水层组,I-1隔水层和I-2隔水层土体沉降量分别占总沉降量的70.29 %、24.59 %,抽水层的土体最大沉降量仅占比1.38 %。I-1隔水层和I-2隔水层的地层岩性包括淤泥质黏土（L2）、亚黏土（L3）、亚砂土夹粉砂（L4）,总厚度为44 m,由于抽水过程中隔水层向含水层失水,导致该隔水层土体固结压缩。同时,工程建设附加荷载对地面沉降的影响也不可忽视。徐圩地区现阶段的沉降仍在继续发生,但沉降速率有减小的趋势。BOTDR技术可有效获取地面沉降钻孔全断面的土层变形分布信息,为地面沉降评价提供了一种精细化的分布式监测手段。     

基于BOTDR技术的深埋岩溶土洞监测分析

岩溶洞穴发育成地表塌陷影响因素复杂。为了获得岩溶土洞监测标识区域的应力特征,在太沙基松动土压力理论基础上,对岩溶土洞发育历程中松动区竖向土压力进行了分析。松动区的空间位置由洞穴特征及其上方岩土介质的物理、力学性质决定;平面应变和非平面应变条件下,松动区竖向土压力的分布特征差异明显。根据岩溶土洞上方松动区竖向土压力的分布特征,结合BOTDR技术优点,提出应用BOTDR技术监测岩溶土洞的发育,针对光纤监测系统设计中光纤布线型式进行了分析。岩溶土洞应力场变化特征的定量研究对光纤传感技术应用于岩溶土洞监测设计提供理论依据和指导。      

用于巷道沉降变形监测的光纤锯齿状布设技术与原理

矿山巷道、交通隧道等工程的顶板沉降变形监测是不可缺少的安全保障手段之一,现有的直线分布式光纤布设技术监测巷道沉降变形存在灵敏度较低的问题。将光纤沿巷道顶板的纵向铅垂平面布设成锯齿形状,构建相应的计算模型,给出具体的布设参数,获得了基于AV6419型号的光纤应变测试仪的监测精度和量测范围。试验结果表明,将光纤由直线式布设改变为锯齿状布设时不仅满足分布式光纤传感技术对于提取大范围测量场分布式信息能力的要求,而且通过巷道纵向分布式光纤的布设实现了监测巷道径向变形(如顶板沉降)的目的。计算模型监测的灵敏度相比于直线式有大幅度提高,为基于BOTDR技术的分布式光纤传感技术的应用与推广提供了新的方法和思路。     

BOTDR技术在边坡表面变形监测中的应用

针对普通监测手段和技术应用上的不足,采用BOTDR技术监测坡体表面变形发展。分析了监测实施过程中光纤传感器的固定及温度补偿问题,介绍了BOTDR在浙江省龙丽高速公路官家滑坡中的铺设手段。根据官家滑坡的工程环境特点,在坡体上采用植入式固定方式;前缘坡面布设光纤时,引入准分布式监测理念,使用专用夹具定点固定光纤。现场监测结果表明：植入式固定方式,宜选用外径较小的紧套光纤,能使其较好地保持同步协调变形,且光纤因护套影响小而灵敏性较高;定点固定方式,易选用外径较大的光纤,适宜于坡面监测环境。植入式固定方式,若坡体内温度场变化较小,可不进行温度补偿;若坡面温度变化较大,可选取与监测环境温度场相似区布设松套光纤进行温度补偿。对监测过程中实施光纤的固定及温度补偿手段进行了改进讨论。     

钻孔灌注桩压缩变形BOTDR分布式检测

本文以荷载传递分析法为基础,推导了基于BOTDR桩身压缩变形的计算方法,并结合工程实例,分析了静载荷试验中桩顶荷载作用下超长桩桩身压缩量和变形规律。通过对比桩基压缩变形的计算值与实测值的相关性,验证了该方法的有效性和准确性。     

基于多元回归分析的连续压实监控技术

现实中的碾压参数难以得到严格控制以满足连续压实控制技术的应用要求,限制了该技术的适用范围和应用效果。为使碾压参数动态变化与工程实际相适应,对碾压参数进行了多元回归分析,并采用克里金插值法对连续压实控制指标的目标值/实测值进行全仓面化估计,提出了以压实合格率作为质量评价指标的连续压实监测模型。开展了现场碾压试验,建立了压实指标与碾压参数的多元回归关系,结合克里金插值法对常规质量检测指标进行了反向预测分析,验证了模型的有效性。工程实例分析表明,针对我国南方地区广泛分布的花岗岩残积土填料,遵循基于碾压参数多元回归的连续压实控制方法,深圳机场T4扩建工程2-1区的常规质量检测均满足设计要求。基于碾压参数多元回归分析的连续压实质量监测能够有效控制工程碾压质量,从而为连续压实控制技术的实际应用提供有益参考。     

基于空间信息技术的地震灾害监测评估

空间信息技术即包括地理信息系统GIS、遥感RS、全球导航卫星系统GNSS以及数字地球在内的地球空间信息科学。随着计算机和空间对地观测技术的发展,空间信息技术已逐渐应用于防震减灾领域。本文通过实际震例分别对目前基于GIS、RS技术的地震灾害监测评估方法进行了分析研究,总结了其优越性以及存在的问题,并结合数字地球平台可视化展示了综合多源数据空间信息技术方法进行的震害评估效果。     

基于InSAR技术的大同市云冈矿区地面沉降监测

大同市煤炭资源丰富,但煤矿开采活动造成的地面沉降等地质环境问题一定程度上制约着矿区发展。为监测大同市云冈矿区的地面沉降特征,基于哨兵-1A卫星数据,文章使用星载合成孔径雷达差分干涉测量技术(Differential Interferometric Synthetic Aperture Radar,D-InSAR)技术处理2020年6—7月的2景影像,初步获取矿区沉降区域特征,监测区最大沉降量达4.6 cm/36 d;采用小基线集差分干涉技术(Small Baseline Subset InSAR,SBAS-InSAR)处理2019年1月—2020年12月的24景影像,得到监测区部分沉陷区域的长时间序列形变量,该形变量与2020年1月—2020年9月的同地区25景影像数据永久散射体合成孔径雷达干涉测量(Persistent Scattered Interferometric Synthetic Aperture Radar,PS-InSAR)监测形变空间分布一致,形变趋势吻合。综合以上3种InSAR监测结果表明,监测区内存在多达12个明显快速沉降区,均分布于矿区内,其中最大沉降速率达180 mm/y,2019—2020年最大累积沉降量为333 mm,东南部城市区域没有明显形变迹象。研究结果为矿区沉降监测及合理开采提供科学依据。     

基于分布式光纤传感技术的渗流监测理论研究

从阐述多孔介质传热过程出发,逐一分析了在非渗流及渗流情况下,光纤与多孔介质之间的传热过程,详细分析了光纤与水流对流的传热过程,推导了多孔介质中渗流水和光纤之间的换热系数计算公式。在一定假设条件下,推导了导热系数（渗流流速）、加热功率和温升的非渗流情况与渗流情况监测理论方程,为分布式光纤传感技术监测渗流的应用提供了坚实的理论基础。     

基于自动化监测技术的地铁沉降数据一致性分析

沉降监测是地铁安全监护的重要内容,通常采用人工精密水准测量与自动化静力水准系统。随着城市轨道交通网的日益扩展,自动化监测技术的应用更趋普遍。因两种方式的监测点布设于不同的隧道结构位置上等原因,使沉降数据有时存在差异。结合工程实际,分析了人工和自动化监测数据不致的主要表现形式,并提出了相应的改进措施。