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1、第41卷第18期人民长江Vo.l41,No.182010年9月YangtzeRiverSep.,2010文章编号:1001-4179(2010)18-0063-04光纤测温技术在深溪沟水电站工程中的应用程可(国电大渡河深溪沟水电有限公司,四川汉源625300)摘要:光纤测温技术能快捷、准确地监测大坝混凝土结构内部温度场的变化,为有效地评价大坝安全提供了可靠的科学依据,具有较大的工程应用价值。深溪沟水电站工程在主体混凝土施工中引进了光纤测温技术,通过对大坝、厂房混凝土浇筑施工期的全面监测,基本掌握了混
2、凝土浇筑块的温度特性,为确保深溪沟工程混凝土温控质量提供了可靠的基础数据,使业主、监理和施工单位对实施温控措施能做到有的放矢。对光纤测温技术和现场运用情况作了详细介绍,可为同类工程参考。关键词:混凝土;温度;光纤测温;质量管理中图法分类号:TV43文献标志码:A温控措施是混凝土大坝质量控制最重要的措施离测量与监控。它的最大的优点是:之,但好的温控措施,更需要可靠准确的数据作支(1)系统可快速、连续地测量光纤传感线路沿程撑。近年来光纤测温技术已逐步被引入水利水电工的温度值,为分析坝体内部混凝土水化热过程提供
3、了程,在大坝浇筑温度、混凝土裂缝及面板变形监测等领即时、直观的基础数据。域取得了显著成果。(2)传统的仪器监测,因测点有限,不能完整地监深溪沟水电站位于四川省西部大渡河大峡谷之测温度场、应力场,不利于人们整体上把握混凝土的最中,是大渡河流域梯级规划中的第18级电站,电站装薄弱处。光纤测温技术能全方位、全过程地跟踪大坝机容量660MW。枢纽工程由3孔泄洪闸、1孔排污浇筑块的温度特性,了解大坝温度状况,有针对性地指闸、主厂房、右岸窑洞式安装间和2条泄洪洞等建筑物导现场改进温控措施。组成。该工程主要特点是:受地形条件的限制,主
4、(3)可以将规范规定的监测密度提高约10倍。2体工程结构几何形式复杂;!基础高差较大,温度应规范规定每100m仓面不少于1个测温点,对于横缝力大,河床部分基坑高差达到26m;∀工期紧,主体工间距20m的拱坝,上下游方向每5m一个测点,而光程混凝土浇筑量大。因此,设计对大坝、厂房结构混凝纤测温空间的最小间距为0.3~0.5m,能全面反映混土限裂要求非常严格。为了更有效地对主体混凝土施凝土内部温度变化过程,特别是对混凝土裂缝影响重工温度过程进行全面跟踪监测,深溪沟工程在主体混大的温度梯度变化起到了警示作用。凝土施工中采用了光
5、纤测温技术,通过对大坝、厂房混(4)常规的温度监测方法难以确定最具有代表性凝土浇筑施工期的全面监测,掌握了混凝土浇筑块的的点的温度,特别是监测点离冷却水管的距离,对监测温度特性,为确保混凝土温控质量提供了可靠的基础温度十分敏感。但光纤测温是采集的多点温度数据,数据。得到的是以体积为权重的整仓混凝土平均温度。光纤测温技术的缺点是:光缆在施工现场敷设时1光纤测温技术的优缺点由于保护不周容易断裂,因为光纤纤芯太细,室外端连光纤测温技术集传感与传输于一体,可实现远距接不方便,可能会造成检测数据的中断或不完善。收稿日期:2010
6、-07-30作者简介:程可,男,总经理、党委副书记,教授级高级工程师,主要从事水电工程建设管理工作。E-mai:lchk1956@163.com64人民长江2010年上。刚浇筑的混凝土经过3~4d时间,内部温度达到2光纤测温技术的实际应用最高值,当时所有测点温度基本稳定。2.1光纤测温原理向光纤发射一束脉冲光,该脉冲光会向前传播,同时向四周发射散射光,散射光的一部分又会沿光纤返回到入射端,如图1所示。测量入射端和反射光之间的时间差为T,散射光的发射点距入射端的距离X为:TX=C(1)2式中,C为光纤中的
7、光速,C=C0/n,C0为真空的光速,n为光纤的折射率。图2分布式光纤测温系统流程根据4号机组第∃块垂直两个高程(587.50,图1光纤测温原理示意607.5m)部位所监测的实时温度,绘制的光纤测温数反射回入射端的光中,有一种称为Raman的散射据图如图3,4所示。光,Raman散射光含有两种成分:Stokes光和Anti-Stokes光。其中Stokes光与温度无关,而Anti-Stokes光的强度则随温度的变化而变化。Anti-Stokes光与Stokes光之比和温度之间关系如下:las=aexp(hcv/k
8、t)(2)ls式中,las为Anti-Stokes光;ls为Stokes光;a为温度相关系数;h为普朗克系数,J#s;c为真空中的光速,-1m/s;v为拉曼平移量,m;k为玻尔兹曼常数,J/k;t为绝对温度值,K。根据式(2)及实测Stokes光与Anti-Stokes光之图34号-∃587.50m高程T28和T2
