基于BOTDR的地裂缝分布式光纤监测技术研究.pdf

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1、ＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＧｅｏｌｏｇｙ工程地质学报１００４－９６６５／２０１４／２２（１）０００８０６基于ＢＯＴＤＲ的地裂缝分布式光纤监测技术研究①①①②②②卢毅施斌席均苏晶文姜月华李云峰（①南京大学地球科学与工程学院南京２１００９３）（②南京地质矿产研究所南京２１００１６）摘要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

2、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。关键词地裂缝ＢＯＴＤＲ分布式监测感测光纤中图分类号：Ｐ６４２．２６，ＴＰ７９文献标识码：ＡＦＩＥＬＤＳＴＵＤＹＯＦＢＯＴＤＲＢＡＳＥＤＤＩＳＴＲＩＢＵＴＥＤＭＯＮＩＴＯＲＩＮＧＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＦＯＲＧＲＯＵＮＤＦＩＳＳＵＲＥＳ①①①②②②ＬＵＹｉＳＨＩＢｉｎＸＩＪｕｎＳＵＪｉｎｇｗｅｎＪＩＡ

3、ＮＧＹｕｅｈｕａＬＩＹｕｎｆｅｎｇ（①ＴｈｅＳｃｈｏｏｌｏｆＥａｒｔｈＳｃｉｅｎｃｅｓａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００９３）（②ＮａｎｊｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＧｅｏｌｏｇｙａｎｄＭｉｎｅｒａｌＲｅｓｏｕｒｃｅｓ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００１６）ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｏｆｇｒｏｕｎｄｆｉｓｓｕｒｅｓｐｌａｙｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅｉｎｔｈｅｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｏｆｔｈｅｇｒｏｕｎｄｆｉｓｓｕｒｅｈａｚａｒｄ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ＢＯＴＤＲｂａｓｅｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅ

4、ｄｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓｕｓｅｄｔｏｍｏｎｉｔｏｒｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓｏｆｇｒｏｕｎｄｆｉｓｓｕｒｅｓ．Ｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｏｐｔｉｃａｌｆｉｂｅｒｓｅｎｓｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｍｅｔｈｏｄａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．ＴｈｅｆｉｅｌｄｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｏｆｇｒｏｕｎｄｆｉｓｓｕｒｅｓｌｏｃａｔｅｄｉｎＷｕｘｉｉｓｓｔｕｄｉｅｄ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔＢＯＴＤＲｂａｓｅｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇ

5、ｙｃａｎｂｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｕｓｅｄｔｏｔｈｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｏｆｇｒｏｕｎｄｆｉｓｓｕｒｅｓ．Ｉｔｓｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇａｃｃｕｒａｃｙａｎｄｍｅａｓｕｒｉｎｇｒａｎｇｅｃａｎｂｅｉｍｐｒｏｖｅｄｂｙｔｈｅｆｉｘｅｄｐｏｉｎｔｌａｙｏｕｔｏｆｏｐｔｉｃａｌｆｉｂｅｒ．Ｔｈｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇａｃｃｕｒａｃｙｃａｎｒｅａｃｈ０１ｍｍａｎｄｔｈｅｍｅａｓｕｒｉｎｇｒａｎｇｅｃａｎｒａｉｓｅ３０ｍｍ．Ｔｈｅｍｕｌｔｉｐｌｅｇｒｏｕｎｄｆｉｓｓｕｒｅｓｗｉｔｈｉｎａｃｅｒｔａｉｎａｒｅａｃａｎｂｅｍｏｎｉｔｏｒｅｄｂｙｔｈｅｇｒｉｄｄｅｄｌａｙ

6、ｉｎｇｏｆｏｐｔｉｃａｌｆｉｂｅｒ．Ｔｈｅｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇａｃｃｕｒａｃｙｏｆｔｈｅｇｒｏｕｎｄｆｉｓｓｕｒｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｃａｎｂｅｉｍｐｒｏｖｅｄｂｙｓｅｔｔｉｎｇｕｐｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｅｎｇｔｈｓｂｅｔｗｅｅｎｔｗｏｆｉｘｅｄｐｏｉｎｔｓａｌｏｎｇｔｈｅｓａｍｅｄｉｒｅｃｔｉｏｎ．ＫｅｙｗｏｒｄｓＧｒｏｕｎｄｆｉｓｓｕｒｅｓ，ＢＯＴＤＲ，Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ，Ｓｅｎｓｉｎｇｏｐｔｉｃａｌｆｉｂｅｒ收稿日期：２０１３－０１－２０；收到修改稿日期：２０１３－０５－２８．基金项目：国家重点基础研究发展计划（９７３计划）（２０１１Ｃ

7、Ｂ７１０６０５）和国家自然科学基金重点项目（４１２３０６３６）资助．第一作者简介：卢毅，主要从事环境岩土工程研究．Ｅｍａｉｌ：ｌｙｎｊｕ＠１６３．ｃｏｍ通讯作者简介：施斌，教授，博士生导师，主要从事工程地质和环境岩土工程研究．Ｅｍａｉｌ：ｓｈｉｂｉｎ＠ｎｊｕ．ｅｄｕ．ｃｎ２２（１）卢毅等：基于ＢＯＴＤＲ的地裂缝分布式光纤监测技术研究９ＢＯＴＤＲ测试所得的数据是光纤轴向的应变值，１引言将应变值沿光纤轴向长度进行积分，可以得到光纤轴向的拉伸或者压缩量，其计算公式可以表示为：Ｚ２我国是地面沉降灾害严重的国家，