光纤传感网络在边坡稳定监测中的应用研究

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1、第27卷第3期岩土工程学报Vol.27No.32005年3月ChineseJournalofGeotechnicalEngineeringMar.,2005光纤传感网络在边坡稳定监测中的应用研究AfiberopticsensingnetappliedinslopemonitoringbasedonBrillouinscattering丁勇，施斌，崔何亮，索文斌，刘杰（南京大学光电传感工程监测中心,江苏南京210093）摘要：本文设计了一种新型的光纤传感网络。该网络利用分布式光纤应变监测技术（BOTDR），将光纤（光缆）按一定方式布设成网络，埋入边坡表面以下一定位置

2、，通过监测光纤（光缆）的应变变化，推算出边坡的表面变形。对室内模型进行的加载实验表明，该网络对悬挂重物而引起的表面变形很敏感，且能够精确分析发生异常的区域和应变大小，进而对表面变形状态进行三维模拟。关键词：BOTDR；边坡监测；光纤传感网络；变形中图分类号：TU411文献标识码：A文章编号:1000–4548(2005)03–0338–05作者简介:丁勇（1977–），男，南京大学博士生，目前从事环境岩土工程和光纤监测的研究DINGYong,SHIBin,CUIHe-liang,SUOWen-bin,LIUJie(Centeronopticalandelectri

3、csensorsforengineeringmonitoring,NanjingUniversity,Nanjing210093,China)Abstract:Anewlydevelopedfiberopticsensingnetispresentedinthispaper.Opticalfiber(cable)wasweavedintoafiberopticsensingnet.ThedistributionofstrainexperiencedbythenetwasmeasuredbyaBOTDR(BrillouinOpticalTime-DomainRefl

4、ectometer).Theflexiblefiberopticsensingnetlaidonthesurfaceofaslopecandeformalongwiththeslopesurface.Therefore,thesurfacedeformationoftheslopecanbemonitoredbymeasuringthestrainofthefiberopticsensingnet.Thelaboratoryexperimentshowedthatthenetwassensitivetothesurfacedeformationcausedbylo

5、ading.Byanalyzingthestrainofopticalfiber(cable)andthepositionofloading,a3-Dsimulationwasmade.Keywords:BOTDR;slopemonitoring;fiberopticsensingnet;deformation相关的BOTDR监测仪器和设备，并将之逐步应用在[8,9]0引言工程实践当中。目前作者在该中心致力于将这一技长久以来，边坡工程的安全监测，一直是岩土工术应用在边坡稳定性监测的技术研究。程的一个重要课题，尤其在我国这样一个地质情况复BOTDR（Brilloui

6、nOpticalTime-Domain杂的国家，滑坡灾害频繁，严重威胁着国家和人民的Reflectometer），中文名称为布里渊散射光时域反射测生命财产安全。为了确保边坡安全、及时预报险情，量仪，是国际上新近发展起来的一项分布式光纤应变除了对边坡进行加固、维护之外，对边坡工程以及自监测技术。本文设计了一种专门用于监测边坡表面变然边坡的安全和稳定状态的监测评估也十分重要。形的光纤传感网络，并开展了相关的实验室研究，为目前，国内外应用于边坡安全监测的技术和方法边坡安全监测提供一种新的方法。很多，从传统的测斜管、压力计、雨量计和位移计，[1~2][3][4~6]1BO

7、TDR的测量原理到新型的GPS、TDR和光纤传感器，都被大量运用于实际工程监测当中，而且很多是以多种技术BOTDR的测量原理是当单频光在光纤内传输时[7]集成的形式出现。传统监测技术虽然在数字化、自会发生布里渊背向散射光，而布里渊背向散射光的频动化方面比较落后，但在长期的工程实践当中，这些移(BrillouinFrequencyShift)与应变和温度成正比。为技术积累了大量的成功经验，相关的分析手段也比较了扣除温度变化对频移的影响，可利用一段不受外力[5]完备和成熟，而一些新型的监测技术，运用了新的测作用的自由光纤进行温度补偿，并根据公式(1)中布[10]试原理

8、，显示出更