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分布式光纤传感技术与工程应用研究(27)

时间:2017-01-17 20:37来源:毕业论文
2、 监测设计 在设计监测线路时,我们将拱顶、左侧拱和右侧拱作为了监测的重点,并以此为依据设计了4条线路,见图5.5: 1号线,沿隧道轴线连续布设在


2、  监测设计
在设计监测线路时,我们将拱顶、左侧拱和右侧拱作为了监测的重点,并以此为依据设计了4条线路,见图5.5:
1号线,沿隧道轴线连续布设在K84+339至K84+531左侧拱的墙面上。
2号线,沿隧道轴线连续布设在K84+339至K84+531右侧拱的墙面上。
3号线,环绕拱顶连续布设,从K84+339至K84+531每隔24m即有一个绕拱。
4号线,沿隧道轴线连续布设在K84+339至K84+531拱顶的墙面上。
   
图5.5光纤布设施工草图
按照设计方案,所有4条监测线路一律在K84+531处汇总,与一根四芯光缆相接,引入隧道出口端的控制室内。为了防止由于光纤局部断裂所造成的信号损失,特别在K84+350处另接一条光缆,与4条监测线路相接,引入控制室内,形成回路。这样,即使在某条线路中出现了一个断点,也可以通过两头监测的方法得到完整的监测数据。
但是,这种回路设计只适合于单一断点的情况,如果在一条监测线路中出现两个或两个以上的断点,就会在断点之间的区域形成信号缺失。为了解决这个问题,在监测线路上每隔20m留出一个2.3m冗余段,光纤松弛盘绕在墙面上,不受墙面变形的影响,这样即使出现了多个断点,也可以将断点两头相邻的冗余段剪开对接,重新铺设两个冗余段之间的20m区间,以减少由于断点而造成的信号损失。
另外,由于光纤不受墙面变形的影响,因此它只对温度敏感,可以作为温度传感器使用,用以监测隧道内的温度变化。
3、  监测方案
光纤传感线路的现场铺设工作始于2003年11月底,至2004年2月光缆接入监测中心后全部完成。2004年3月16日,进行了第一次24h连续观测,并以此次数据的平均值作为基准值,为后期的监测数据提供对比依据。在其后的半年多时间里,一共进行了8次定期监测,分别是4月15日、5月27日、7月1日、7月22日、8月4日、9月2日、9月26日、10月20日。这其中7、8、9三个月是当地的雨季,有可能引发隧道所在山体滑坡,对隧道结构造成破坏,因此这三个月的监测频率略大于其他时期。
4、  数据处理
(1)、数据采集、过滤和投影
用BOTDR仪器现场采集的数据,是以其特有的STR方式存储在仪器内的硬盘当中,只有通过特定的阅读软件才可以在BOTDR或计算机上阅读监测数据,这样就对后期的数据处理造成了困难。为了方便用户对数据进行后期处理,BOTDR仪器提供了纯文本格式的数据输出格式,用户可以通过局域网将仪器内部的数据文件导入计算机,并以纯文本格式存放。
在获得了纯文本格式的监测数据后,下一步的工作是将光纤的应变数据转化成隧道结构的应变,这要借助于定位信息对两者关系的解释。在云南白泥井3号隧道的监测项目中已经运用了数据处理程序,用以将光纤的应变值投影到隧道结构上。该程序不仅可以自动识别定位信息,从而完成应变值投影的工作,还可以将多组数据进行拼合,组成一条完整的监测线路,这对像1号线这样两头监测、有多组数据的线路尤其适用。另外,由于每期中对各条监测线路都是连续进行三次测量,因而程序自动将多次测量的结果取平均值,以减少测量误差。
(2)、基准值
光纤应变数据要成为隧道结构的应变,仅仅经过定位信息的投影是不够的,因为这些应变数据还不能表示结构的变形,只是光纤的应变状态的一种反映,而光纤的应变状态实际上包括了两个部分,一是光纤在安装时的初始应变,二是受结构变形作用而产生的相对应变。光纤的初始应变状态受施工条件所限,不可能做到与结构的应变状态相一致,因此BOTDR应变测量实际上是一种相对测量,只要将光纤的初始应变扣除,就可以获得光纤受结构变形作用而产生的相对应变,从而得出结构自光纤安装后的相对变形。 分布式光纤传感技术与工程应用研究(27):http://www.youerw.com/gongcheng/lunwen_2413.html
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