基于BOTDR的隧道应变监测与数值模拟.pdf

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1、78传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2011年第3O卷第l2期基于BOTDR的隧道应变监测与数值模拟邱海涛，李川，刘建平(1．北京科技大学土木与环境工程学院。北京100083：2．昆明理工大学信息与自动化学院。云南昆明6500933．昆明理工大学人事处，云南昆明650093)摘要：基于布里渊散射原理的布里渊光时域反射计(BOTDR)是一种新型的光纤传感器。在介绍该项技术工作原理的基础上，以西南某隧道为实例，采用三维快速拉格朗f3法，获得了隧道二次衬砌中应力和位移的分布规律，提出了隧道光纤的铺设方案、粘贴方式及安装工艺。讨论了

2、一天内最大温差对应变监测结果的影响，并在不同时期对隧道内纵向光纤线路和某个绕拱线路的应变监测结果进行了分析。研究结果表明：BOTDR可以比较真实地得到隧道的应变，将其应用于隧道变形监测中是可行有效的。关键词：布里渊光时域反射计；光纤；隧道；数值模拟；应变；分布式监测中图分类号：U456．3文献标识码：A文章编号：1000-9787(2011)12-0078-04Tunnelstrainmonitoringandnumericalsimulationbased0nBoTDRQIUHai—ta0，uChuan，LIUJian-ping。(1．SchoolofCivilandEnviro

3、nmentalEngineering，UniversityofScienceandTechnologyBeijing，Beijing100083，China；2．SchoolofInformationandAutomationEngineering，KunmingUniversityofScienceandTechnology，Kunming650093，China；3．PersonnelDivisionofKunmingUniversityofScienceandTechnology，Kunming650093，China)Abstract：TheBrilliouinoptica

4、ltimedomainreflectometer(BOTDR)isanewtypeofopticalfibersensorbasedonBrilliouinscatteringprinciple．ThebasicprincipleandfeaturesoftheBOTDRareintroduced，andtakingatunnellocatedinsouthwestChinaforexample，thestressanddisplacementdistributioninsecondarylinerareobtainedusingthree—dimensionalfastLagra

5、ngiananalysisofcontinua(3D—FLAC)method．Accordinglythelayingscheme，installationtechnics，adhesivemethodofopticalfiberintunnelisputforward．Inaddition，theinfluenceofdaylongmaximaldifferenceintemperatureonthemonitoringresultsisdiscussed．Finally，themeasurementresultsofthetunnel’Slengthwaysopticalfib

6、erlineandsometunnel’Scincturingarchlineatdifferentperiodareanalyzed．TheresultsshowthattheBOTDRisafeasibleandeffectivemethodforthestrainmeasurementinthetunne1．Keywords：BOTDR；opticalfiber；tunnel；numericalsimulation；strain；distributionmonitoring0引言例，隧道结构的渐变性决定了隧道监测系统不仅应具备高光电传感监测技术的研发和应用是当今工程监测界的精

7、度和长期稳定性，而且要求实时监测数据的准确性和恶热点研究领域。基于布里渊散射原理的布里渊光时域反射劣条件下测读数据的可靠性。基于此原则，拟采用BOTDR计(BOTDR)是国际上新近发展起来的一项分布式光纤应技术对西南某隧道二次衬砌进行应变监测，从而了解隧道变传感器。与传统的传感器相比，它具有分布式、实时性、当前的应力状态和长期使用的可靠性。长距离、精度高以及耐久性等优点，已在航空航天、船1BOTDR的测量原理舶、电力、桥梁等大型工程结构的监测和诊断中获得了广泛BOTD