[發明專利]一種基于OFDR技術的深基坑變形分布式監測系統

在審

• 申請號: 201810029465.8
• 申請日: 2018-01-12
• 公開（公告）號: CN108252288A
• 公開（公告）日: 2018-07-06
• 發明（設計）人: 高磊;龔云皓;胡國輝;胡艷杰
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: E02D1/02
• 分類號: E02D1/02;E02D33/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 劉淵

本發明公開了一種基于OFDR技術的深基坑變形分布式監測系統，包括分布式光纖測斜管、分布式光纖軸力計、分布式光纖水位計三個光纖裝置，以及光纖數據采集與傳輸系統、光纖數據處理與分析系統、監測結果顯示系統三個子系統。在各部分光纖布置完成后，將鄰近光纖依次連接，形成“深基坑變形分布式監測網絡”，數據采集時只需將光纖終端接入OBR數據采集儀，一次采集便可獲得所有監測目標的應變和溫度變化數據，再通過OBR數據處理系統進行數據的自動化處理，獲得相應目標的變形、軸力和位置信息，并以圖表等直觀形式在顯示系統中顯示。該方法具有精度好、效率高、范圍廣、操作簡單等優點。

技術領域

本發明屬于巖土工程監測領域，具體涉及一種基于OFDR技術的深基坑變形分布式監測系統。

背景技術

隨著高層建筑和地下基礎設施的大量興建，基坑數量不斷增長，規模不斷擴大，如何有效監測基坑在施工過程中的變形，保證基坑的安全穩定成為工程界關注的焦點和研究熱點。基坑深層土體水平位移、地下水位、支撐軸力是基坑監測的三個重要方面，目前對這三個項目的監測主要采用測斜儀、水位計和鋼筋軸力計等傳統人力和電子手段，這些手段存在著以下的局限和不足：(1)多是點式測量，采集數據有限，容易發生漏檢，無法全面反映監測對象的變形特點；(2)對人力消耗較大，不僅造成人力成本過高，而且監測效率低，人為誤差大；(3)無法做到實時監測，而且數據處理主要依賴后期人工手動處理，信息反饋不夠及時，難以達到智能化監測和信息化施工的要求；(4)測點布置繁瑣，而且測點存活率低，經常影響監測進度；(5)儀器精度不高，難以反映監測對象局部的細微變化。

OFDR(Optical Frequency Domain Reflectometer)技術是分布式光纖傳感技術的一種，基于OFDR技術的OBR背光反射計是目前業界最先進的分布式光纖傳感器，有著微米級別的高空間分辨率和高靈敏度，單端檢測，可應用于單模及多模光纖，每次測量都以NIST可追蹤標準對波長進行校準，不需要工廠例行校準，能跟蹤光在傳輸過程中的偏振態變化。OBR能真正實現高精度零死區監測，比現下的FBG、BOTDR、ROTDR等光纖技術更具有性能優勢和工程應用前景。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種基于OFDR技術的深基坑變形分布式監測系統。

技術方案：本發明采用以下技術方案：一種基于OFDR技術的深基坑變形分布式監測系統，主要包括分布式光纖測斜管、分布式光纖軸力計、分布式光纖水位計三個光纖裝置，還包括光纖數據采集與傳輸系統、光纖數據處理與分析系統、監測結果顯示系統三個子系統；

分布式光纖測斜管包括土體測斜管和樁體測斜管，樁體測斜管設置于鄰靠基坑四周的位置，土體測斜管設置于靠近基坑四周的位置；

分布式光纖軸力計分為應變光纖傳感器和溫度光纖傳感器，應變光纖傳感器在預受力繃直后固定于內部鋼筋或者支撐表面，溫度光纖傳感器則放置于空心軟管中，放置了溫度光纖傳感器的空心軟管與應變傳感器并排放置；

分布式光纖水位計是將光纖呈U字型鋪設于特制軟尺中間的凹槽中，U字型光纖的端部與軟尺端部對齊；

光纖通過分布式水位計和分布式光纖測斜管串聯后，再與分布式光纖軸力計并聯連接到光纖數據采集與傳輸系統，光纖數據采集與傳輸系統再與光纖數據處理與分析系統以及監測結果顯示系統依次串聯。

進一步地，分布式光纖水位計的凹槽兩邊帶有刻度，左邊為國際單位，右邊為英制單位，凹槽中的光纖用防水感溫材料進行密封。

進一步地，分布式光纖測斜管采用鋁合金測斜管，光纖呈U字型鋪設于正對測斜儀滑道的凹槽中，凹槽深1.5mm；

進一步地，各部分的光纖傳感器布置完成后將光纖依次連接，光纖連接處以熱膨脹管進行加固，其余部分以鎧裝護套進行保護，監測時只需將光纖終端接入OBR數據采集儀，一次采集便可獲得所有監測目標的應變和溫度數據。