浅析岩土与地质工程中分布式光纤传感技术
浅析岩土与地质工程中分布式光纤传感技术
摘要：分布式光纤传感是光纤传感研究领域的热点课题。在建筑结构、岩土和地质工程的监测
方面, 分布式光纤传感技术具有显著优势, 尤其是在岩石和地质工程监测方面, 它远比传统的电
阻以及电感和振弦式传感器等工程监测技术更加强大。文章在实践基础上, 对近几年国内外分
布式光纤传感技术在混凝土结构健康、桩基工程、边坡防护等方面的实践和研究成果进行了梳
理和总结, 就其在岩土和地质工程领域的应用和发展前景做出了预测。
Abstract：Distributed optical fiber sensing is a hot topic in the field of optical fiber sensing.The
distributed optical fiber sensing technology has significant advantages in the monitoring of
construction, rock and geological engineering, especially in the monitoring of rock and geological
engineering, which is far more powerful than the traditional engineering monitoring techniques in
resistance, inductance and vibrating wire sensor.On the basis of practice, the paper reviews and
summarizes the practice and research achievements of distributed optical fiber sensing technology in
the fields of concrete structure health, pile foundation engineering and slope protection in recent years,
and forecasts its application and development prospects in the field of geotechnical and geological
engineering.
Keyword：distributed optical fiber sensing; geotechnical geology; monitoring;
近年来, 光纤传感技术发展较为迅速, 受到人们广泛关注, 一步步成为继光纤通信产业之后发展
起来的又一大光纤应用技术产业, 其中分布式光纤传感技术是国内外当前研究的热点问题之一
[1]。分布式光纤传感测量原理是利用一维光纤空间的连续测量技术。其中, 光纤作为感应元件
和传递元件, 可用于沿光纤长度方向测量光纤的参数, 并获得测量空间构成和随时间改变的信
息。分布式光纤传感技术已广泛应用于基于光纤拉曼散射或布里渊散射和频域反射 (R/B-
OTDR/OFDR) 、基于光纤瑞利散射的偏振光、反射技术 (P-OTDR) 的光时域反射领域, 以及远
距离光干涉技术、准分布式光纤布拉格光栅的重复应用技术等。近几年, 随着我国国民经济长
足发展, 大量资金被投资到公路建设、铁路建设、隧道建设等基础工程设施中。为了保证工程
安全, 开展对工程本身健康评价以及对其安全监控量测是非常必要的。
目前的多数情况是我们都会对建筑设施 (包括大型工程) 进行监测和测量。有时使用传统的监测
和测量方法, 如电感器或振动弦, 但传感器主要依靠电磁感应或振动, 由金属制成。这就可能受
影响, 如果岩土质量相对较差, 有水分, 则会生锈、耐久性差、接触不良、导电性差。低存活率
的缺陷导致许多自动监测测量不能完成。传统上, 在均匀性布局中, 上述方法有时被用来解决问
题, 但有时会丢失一些东西。随着工程建设的需要, 工程建设中安全监测的发展受到了控制。在
岩土工程和地质过程中, 二十世纪下半叶提出的分布式光纤传感技术得以应用, 它可以在一个相
对较新的项目中开发来监测其安全性。与传统的监测技术和方法相比, 光纤不仅是一种传感介
质, 而且是一种通信信道, 可以在空间中连续测量。当光纤技术与被检测物体接触, 被测物体变
化时, 它可以同时获得整个光纤变化或温度的平面分布图。如果网格被布置, 则可以获得各种变
形和温度信息数据。它更有利于分析结构在力和形状上的变化, 具有灵敏度高、抗磁场强度
强、绝缘性好、长期使用好等优点。由于分布式光纤传感监测技术的诸多优点, 利用岩土工程
地质安全监测是非常有利的, 这就引起了工程界诸多学者的关注。
1 分布式光纤传感技术的概述
光纤传感这种技术, 主要是通过测量光纤传输光中一些如强度的、相位相关的参数变化, 来实现
对环境参数的测量。分布式光纤传感技术是光纤传感技术最具前景的技术之一, 主要是因为它
具有可重复使用和传输距离较远等特点, 另外这也是光纤传感、监测这种技术的发展趋势。其
中, 光纤布拉格和光栅传感技术, 这两种分布式光纤传感技术 (brillouin optic time domain
reflectometry, BOTDR) 是最具有前沿性的[2]。
在岩土工程和地质工程中, 分布式光纤传感技术在其中起着较为重要的作用, 是一种全新的工程
安全监测技术, 在检测工作中要用到相关的光纤变形监测系统, 以及相关的光波干涉测量基础原
理。这种技术可以对建筑结构的变形进行具体分析, 且应用光纤技术防护对相关的管道进行保
护。这样就可以对结构工程中的温度变化监测分析, 且实现一定的控制目的。分布式光纤传感
技术有很高的应用价值, 其工作过程中主要通过传播介质的形式, 来检测空间信息, 依据所得结
摘要：
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浅析岩土与地质工程中分布式光纤传感技术摘要：分布式光纤传感是光纤传感研究领域的热点课题。在建筑结构、岩土和地质工程的监测方面,分布式光纤传感技术具有显著优势,尤其是在岩石和地质工程监测方面,它远比传统的电阻以及电感和振弦式传感器等工程监测技术更加强大。文章在实践基础上,对近几年国内外分布式光纤传感技术在混凝土结构健康、桩基工程、边坡防护等方面的实践和研究成果进行了梳理和总结,就其在岩土和地质工程领域的应用和发展前景做出了预测。 Abstract：Distributedopticalfibersensingisahottopicinthefieldofopticalfibersensing.Th...
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作者：闻远设计
分类：社科文学类资料
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属性：3 页
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时间：2024-03-25
