[實用新型]一種基于分布式光纖動靜應變測試的路基變形監測系統

有效

• 申請號: 201921961312.3
• 申請日: 2019-11-14
• 公開（公告）號: CN211178334U
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 何建平;李昌航;張世海;劉斌
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 李曉亮;潘迅

一種基于分布式光纖動靜應變測試的路基變形監測系統，屬于巖土結構安全監測領域。分布式的光纖應變傳感器和溫度傳感器布設到路基結構中，與接入分布式光纖應變溫度解調儀連接，分布式光纖溫度傳感器測試的溫度信息對同位置的分布式光纖應變傳感器進行溫度補償。分布式光纖動靜應變測試轉換控制模塊向分布式光纖應變溫度解調儀發出采集動、靜應變的指令，路基變形監測預警及安全評估模塊接收并分析處理動、靜應變信號。本實用新型通過設置分布式光纖應變溫度解調儀的數據采集條件分別實現分布式高精度靜應變和分布式低精度動應變測試，并基于動靜應變的信息分析對高速公路、高速鐵路的路基巖溶突發塌陷和長期緩慢沉降變形進行同時監測，有效提高路基突發塌陷預警時間。

技術領域

本實用新型屬于巖土結構安全監測領域，具體涉及一種基于分布式光纖動靜應變測試的路基變形監測系統。

背景技術

目前我國鐵路和公路建設事業正以前所未有的速度高速發展，營業里程和運營速度均處于世界前列。京張高鐵建設、雄安新區鐵路布局規劃調整、京津冀核心區鐵路樞紐規劃等工作取得重要進展，為后續工程建設奠定了基礎。路基是線路工程的一個重要組成部分，是承受諸如軌道重量和車輛荷載的基礎，也是線路工程中最薄弱最不穩定的環節，高速鐵路、高速公路要在高密度的條件下實現列車高效、高速安全運行，對路基的安全性提出了更高的要求。我國屬于地質災害頻發的國家之一，特別是在西南地區易發生巖溶塌陷、地表沉降不均等災害。隨著我國防災減災技術的提高，在一些易發生災害區域，采用諸如加筋土工布、土工格柵加固、巖溶注漿等措施對路基進行加固處理。但是在環境和外部動靜荷載等作用下和人類工程活動的影響，很難保證路基不再發生損傷。因此，在車輛運營過程中，如果能對路基變形災害進行監控預警，將會有效地降低車輛運營事故。

高速鐵路、高速公路屬于長距離線性工程，諸如光纖光柵傳感技術、電測傳感技術等單點傳感技術難以實現大范圍連續監測。分布式光纖傳感技術可以實現數十公里乃至上百公里的連續應變測試，是一種比較適合高速公路、高速鐵路的路基變形監測技術。目前已報道采用分布式光纖振動傳感技術開展路基突發塌陷監測的方法，主要通過監測路基突發塌陷產生的振動信息，屬于一種定性監測技術，存在振動監測信息易受環境噪聲干擾等問題。已報道的采用分布式光纖布里淵應變傳感技術開展的路基變形監測方法，主要是通過監測路基沉降引起的變形，屬于一種定量監測技術，存在的問題是單次測試時間較長為分鐘級別。目前高速鐵路、高速公路行車速度越來越快且運營里程縱橫交織，同時路基變形損傷既有巖溶突發塌陷又有長期緩慢變形等特征，因此路基變形監測技術應同時具備時效性、范圍大和準確性等特點。

實用新型內容

針對現有路基變形監測技術的不足，本實用新型的目的在于提供一種可同時實現路基突發塌陷監測和長期高精度變形監測的基于分布式光纖動靜應變測試的路基變形監測系統。

本實用新型采用的技術方案為：

一種基于分布式光纖動靜應變測試的路基變形監測系統，包括分布式光纖應變傳感器1、分布式光纖溫度傳感器2、分布式光纖動靜應變測試轉換控制模塊3、分布式光纖應變溫度解調儀4、路基變形監測預警及安全評估模塊5。

所述的分布式光纖應變傳感器1和分布式光纖溫度傳感器2布設到路基結構中。所述的分布式光纖應變傳感器1在沿路基延伸方向分層布設，分布式光纖溫度傳感器2與分布式光纖應變傳感器1平行同槽布設且首尾相連形成一條分布式信號傳輸線路并接入分布式光纖應變溫度解調儀4中。通過分布式光纖溫度傳感器2測試的溫度信息對同位置的分布式光纖應變傳感器1進行溫度補償。