emetech简测科技密级

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1、JEMETECH简测科技密级：秘密在隧道监测中光纤光栅传感解决方案深圳市简测科技有限公司二〇一四年九月1JEMETECH简测科技密级：秘密1、引言重大工程结构(如隧道、桥梁和水坝等)的安全监测一直是国内外工程领域广泛关注的重要研究课题。其常规监测技术多以点式电测方式为主，而用于应变测量的传感元件主要为电阻应变片和钢弦计，但电阻应变片发生的零点漂移会使其长期测试结果产生严重的失真；钢弦计的灵敏度较好，但因钢弦丝长期处于张紧状态，蠕变对其影响较大。此外，常规的电类传感器普遍存在寿命短、测量易受环境影响、易受电磁干扰、不能进行实时在线监测和不能实现分布

2、测量等缺点。但工程结构的渐变性决定监测系统不仅应具备高精度和长期稳定性，而且要求实时监测数据的准确性以及恶劣条件下测读数据的可靠性。由此可见，常规的电类传感器已逐渐不能满足对重大工程结构安全的长期监测要求。光纤传感技术是继电测技术之后的新型传感技术。以光波为载体，光纤为媒质，具有抗电磁干扰、动态响应快、灵敏度和测试精度高、耐久性强及可实现远距离实时监测等优点，一些技术还可对结构进行分布式测量。这些优点决定其在工程结构安全监测方面具有很强的竞争力，并在航空航天、船舶、电力、桥梁、堤坝、边坡和隧道等工程结构及岩土工程的监测与诊断中获得广泛研究与应用。

3、2、光纤监测技术国内外工程结构监测领域主要的光纤传感器主要包括光纤光栅传感器(FBG)、光时域反射计(BOTDR)、Fabry-Pérot空腔传感器(FPI)2JEMETECH简测科技密级：秘密及SOFO点式光纤传感器等。FPI和SOFO分辨率高，但受信号传输和解调技术的限制，布点数量有限，还不能从根本上突破点式测量的局限，比较适用于结构重点部位的监测。分布式的BOTDR可对结构进行大范围监测，但分辨率较低，测得应变是所在位置后面一定距离(空间分解率)的平均应变值。而FBG不仅分辨率高，所测的应变位置明确易定，且能使用波分复用技术在一根光纤中串接

4、多个传感器，实现真正意义上的多点线式分布测量。因此，FBG在很大程度上弥补以上几种传感器的不足，并成为光电传感领域的研究热点。美国、德国、加拿大和英国等都在致力于FBG及解调系统的研究。我国对其的研究相对晚一些，但是也有较大进展，但还鲜见FBG在隧道监测中的应用实例。本文拟采用FBG传感技术对昆明白泥井3#隧道二次衬砌进行应变监测，从而了解隧道当前的应力状态和长期使用的可靠性及安全程度及检验二次衬砌设计的合理性，并为隧道在运营期间提供监测数据3、隧道监测实例3.1工程概况XX省白泥井3#隧道位于功山至二级公路10#合同腰店子段K83+580～K8

5、4+555处，隧道全长为975.0m，为单洞双车道对向行车隧道。隧道设计净宽为11.5m，设计净高为7.465m，已于2003年12月建成通车。进口K83+580～K83+625段地层为二叠系栖霞组(P1q)灰岩夹白云层；K83+625～K84+555为寒武系筇竹寺组(E1q)页岩夹泥质粉砂岩，两者的接触关系为断层接触，接触带较破碎，3JEMETECH简测科技密级：秘密易产生塌方。出口端围岩属软质岩层，岩体力学性质较差，围岩较不稳定，易产生拱部坍塌和侧壁位移变形，且K84+500～K84+555段位于滑坡体上，隧道易产生整体变形。受区域构造影响，

6、隧道区域内次级构造发育，围岩破碎，节理裂隙发育，风化严重，强风化层最厚处达70m。由于隧道的稳定性和安全性是建设单位十分重视的问题，为此需对此隧道的变形稳定和安全状况进行监测。3.2FBG铺设方案本次FBG监测系统覆盖K84+310～K84+531的隧道一段。共选取10个断面按“Ω型”布置，进行绕拱变形监测。监测线路采用全面接着方法，即把光纤绷紧后完全黏附在隧道二次衬砌的表面，可近似认为传感器与黏着处结构的变形保持同步，从而反映隧道断面的整体变形情况。经过对FBG的定位、熔接和黏贴，把光纤引入远方的监测中心，并进行光损耗测量和断点检测后，成功完成

7、对隧道的传感布控。图2，3分别为FBG隧道监测系统的纵向和横向剖面布置图。图4所示为顶表面FBG传感器的串联及黏贴方式；图5所示为拱左、右两侧(拱肩和拱腰)FBG传感器的串联及黏贴方式。除拱顶倾斜设置的温度补偿光栅外，另外两支互相垂直的测量光栅分别监测隧道的轴向方向和隧道横断面方向上的应变。4JEMETECH简测科技密级：秘密5JEMETECH简测科技密级：秘密本次工作所采用的FBG表面应变传感器的主要技术指标为：分辨率≤0.1%FS；测试精度＜2%FS；温度范围为－20℃～+50℃；应变量测范围为－1000～+1000µε。JEME-iFBG-

8、S04型光纤光栅解调仪的主要技术指标为：通道数为4个；波长范围80nm；分辨率为1pm；扫描频率为5Hz；工作温度为0℃～40℃。3.3