高 磊，陳暉東，余湘娟，周 斌

(河海大學(xué) 土木與交通學(xué)院巖土工程研究所，江蘇 南京 210098)

近年來(lái)我國(guó)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，大量高速公路、地鐵、隧道等基礎(chǔ)工程設(shè)施開(kāi)工建設(shè)，為了保證工程設(shè)施的安全使用，對(duì)其進(jìn)行健康評(píng)估與安全監(jiān)測(cè)顯得尤為重要.目前，對(duì)工程設(shè)施(含大型工程)的監(jiān)測(cè)多采用電阻式、電感式和振弦式等傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)技術(shù)，但其傳感器為電感式或振弦式，材料為金屬，在一些惡劣的巖土與地質(zhì)環(huán)境中，存在易受潮生銹失效、耐久性差、接觸不良、成活率低等缺陷，不能實(shí)時(shí)多點(diǎn)自動(dòng)化監(jiān)測(cè);同時(shí)以上傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)技術(shù)采用均點(diǎn)式布設(shè)，布點(diǎn)具有隨意性，可能漏檢重要部位，在長(zhǎng)距離和大面積布點(diǎn)時(shí)經(jīng)濟(jì)效益不高，管理起來(lái)也很困難，難以滿足快速發(fā)展的大中型工程設(shè)施建設(shè)的實(shí)際需求，制約著基礎(chǔ)工程設(shè)施安全監(jiān)測(cè)的發(fā)展.

分布式光纖傳感技術(shù)是20世紀(jì)末提出和發(fā)展起來(lái)的一種新型工程安全監(jiān)測(cè)技術(shù).與傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)技術(shù)和手段相比，光纖既作為傳感介質(zhì)又是傳輸通道，可以進(jìn)行空間上的連續(xù)測(cè)量，當(dāng)光纖布入被測(cè)對(duì)象中并和被測(cè)對(duì)象的變形協(xié)調(diào)時(shí)，一次測(cè)量可以獲取整個(gè)光纖應(yīng)變或溫度的一維分布圖;如果將光纖布置成網(wǎng)狀，可得到多維的應(yīng)變或溫度分布數(shù)據(jù)，更加有利于對(duì)結(jié)構(gòu)受力和變形分布情況的分析;還具有靈敏度高、抗電磁干擾、電絕緣性好、耐久性好等優(yōu)點(diǎn).由于分布式光纖傳感監(jiān)測(cè)技術(shù)具有上述多種優(yōu)勢(shì)，非常適用于巖土與地質(zhì)工程安全監(jiān)測(cè)，引起了工程設(shè)施健康與安全監(jiān)測(cè)領(lǐng)域?qū)W者和工程技術(shù)人員的重視［1］.

在對(duì)巖土與地質(zhì)工程設(shè)施應(yīng)力、應(yīng)變、位移等監(jiān)測(cè)中，常見(jiàn)的分布式光纖傳感監(jiān)測(cè)技術(shù)包括自發(fā)布里淵光時(shí)域散射分析技術(shù)BOTDR(Brillouin Optical Time Domain Reflectometer)、受激布里淵光時(shí)域散射分析技術(shù)BOTDA(Brillouin Optical Time Domain Analysis)、光纖布喇格光柵技術(shù)FBG(Fiber Bragg Grating)、拉曼光時(shí)域反射分析技術(shù)ROTDR(Raman Optical Time Domain Reflectometry)等.

目前國(guó)內(nèi)外已將光纖傳感技術(shù)應(yīng)用于巖土與地質(zhì)工程領(lǐng)域，并從以下幾個(gè)方面開(kāi)展了大量富有成效的研究工作.

1 混凝土結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)主要通過(guò)鋼筋承受拉力，當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫或鋼筋銹蝕后會(huì)導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，裂縫和鋼筋銹蝕對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的影響一直是工程領(lǐng)域備受關(guān)注的問(wèn)題.2007年，吳永紅等［2］通過(guò)分析光纖涂覆層對(duì)裂縫傳感靈敏性影響，制作出靈敏性與存活率較高的光纖試驗(yàn)樣本，為裂縫傳感光纖的優(yōu)化設(shè)計(jì)和工程應(yīng)用提供了基本參照.針對(duì)大型工程結(jié)構(gòu)需要對(duì)隨機(jī)裂縫進(jìn)行監(jiān)測(cè)，歐進(jìn)萍等［3］提出了同時(shí)探測(cè)多處隨機(jī)裂縫的多段分布式光纖裂縫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，并用OTDR(Optical Time Domain Reflectometer)識(shí)別光纖中的菲涅爾反射確定裂縫位置和監(jiān)測(cè)多處隨機(jī)裂縫.陳池等［4］進(jìn)行了水電站的地質(zhì)平峒裂縫監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)通過(guò)光纖的組合能夠?qū)崿F(xiàn)多量程、高精度的觀測(cè)，為將分布式光纖應(yīng)用于混凝土結(jié)構(gòu)裂縫監(jiān)測(cè)提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn).甘玉寬等［5］制作了試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，模擬鋼筋銹蝕過(guò)程，通過(guò)光纖傳感技術(shù)對(duì)銹蝕過(guò)程和外圍混凝土膨脹變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)，初步證明了分布式傳感光纖對(duì)鋼筋銹蝕監(jiān)測(cè)的有效性，但尚未應(yīng)用到實(shí)際工程監(jiān)測(cè)中.鋼筋的變形規(guī)律和受力分布特征對(duì)于結(jié)構(gòu)物的健康監(jiān)測(cè)也非常重要.張丹等［6］用BOTDR檢測(cè)不同荷載下鋼筋上、下表面的應(yīng)變分布，通過(guò)與有限元計(jì)算結(jié)果的對(duì)比，證明BOTDR可以較真實(shí)地反映結(jié)構(gòu)物的應(yīng)變分布;同時(shí)在研究過(guò)程中提出了一些問(wèn)題，如測(cè)量系統(tǒng)的空間分辨率為1 m時(shí)，不能完全滿足工程結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)的需要，對(duì)結(jié)構(gòu)的高變形區(qū)及易損部位的監(jiān)測(cè)還需要進(jìn)一步研究.張少杰等［7］研究碳涂覆光纖時(shí)發(fā)現(xiàn)碳涂覆光纖與普通單模光纖相比，分辨率更高，動(dòng)態(tài)范圍更廣，為惡劣條件下采用碳涂覆光纖進(jìn)行工程健康監(jiān)測(cè)提供了依據(jù).總體來(lái)說(shuō)，分布式光纖傳感技術(shù)應(yīng)用于裂縫和銹蝕監(jiān)測(cè)還處于室內(nèi)試驗(yàn)階段，對(duì)裂縫和銹蝕的識(shí)別只能定性評(píng)價(jià)，不能定量評(píng)價(jià)，且鋼筋銹蝕對(duì)光纖和鋼筋的變形協(xié)調(diào)有一定影響，在工程應(yīng)用中還不夠成熟.

2 樁基工程及基坑監(jiān)測(cè)

樁基對(duì)于上部結(jié)構(gòu)工程的安全具有重要影響，樁的強(qiáng)度對(duì)承載能力起重要作用，樁的壓縮變形關(guān)系到樁基穩(wěn)定和上部結(jié)構(gòu)的安全.由于傳統(tǒng)的點(diǎn)式傳感器不能全面監(jiān)測(cè)和反映樁基的受力和變形情況，而分布式光纖傳感技術(shù)則能夠全面地監(jiān)測(cè)樁身應(yīng)變，因而后者具有很強(qiáng)的應(yīng)用前景.近年來(lái)樸春德等［8－9］先后將分布式光纖傳感技術(shù)BOTDR用于鉆孔灌注樁、PHC樁、預(yù)制樁的軸力分布、側(cè)摩阻力分布和樁身?yè)p傷識(shí)別中;研發(fā)了光纖埋設(shè)方法和數(shù)據(jù)處理方法，并證明相對(duì)于傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)技術(shù)而言，分布式光纖傳感技術(shù)能夠更全面有效地對(duì)樁基進(jìn)行監(jiān)測(cè);同時(shí)提出了一些減小誤差的建議和具體方法.江宏［10］將脈沖預(yù)泵浦BOTDA技術(shù)(PPP－BOTDA)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)管樁進(jìn)行負(fù)摩阻力和樁身應(yīng)變測(cè)試，發(fā)現(xiàn)該技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)10 cm的空間分辨率測(cè)量，應(yīng)變測(cè)量精度達(dá)到了±7.5 με，所測(cè)結(jié)果與滑動(dòng)微測(cè)計(jì)測(cè)量結(jié)果一致.邱松等［11］將FBG傳感技術(shù)應(yīng)用到混凝土管樁的水平靜載荷試驗(yàn)中，結(jié)果表明傳感器埋設(shè)工藝良好，傳感器存活率超過(guò)90%，測(cè)試數(shù)據(jù)可靠、精度能夠滿足工程要求.劉永莉等［12］通過(guò)在抗滑樁上布置光纖傳感器，運(yùn)用BOTDR監(jiān)測(cè)技術(shù)獲取抗滑樁的內(nèi)力分布數(shù)據(jù)，評(píng)價(jià)抗滑樁工作狀態(tài)，結(jié)果表明這種測(cè)量方法能夠?qū)崿F(xiàn)從抗滑樁澆注完成至滑坡推力作用整個(gè)過(guò)程的應(yīng)變監(jiān)測(cè).以上工程實(shí)踐表明，分布式光纖傳感技術(shù)相對(duì)于傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)技術(shù)，能夠全面有效地對(duì)樁基受力和變形進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè);但光纖的埋設(shè)和損傷需要格外注意，以確保傳感器的存活率;后期數(shù)據(jù)分析處理有待進(jìn)一步研究.

基坑開(kāi)挖時(shí)的自身穩(wěn)定和對(duì)周圍建筑物的影響是基坑工程中的重要問(wèn)題.基坑工程的監(jiān)測(cè)，特別是基坑深部土體的位移監(jiān)測(cè)是評(píng)價(jià)基坑穩(wěn)定性和對(duì)周圍建筑影響程度的必要工作.劉杰等［13］通過(guò)布里淵光時(shí)域反射計(jì)BOTDR技術(shù)，將傳感光纖按照一定的工藝粘貼在埋置于土體中的測(cè)斜管上，實(shí)測(cè)傳感光纖的應(yīng)變分布，實(shí)現(xiàn)了深部土體水平位移的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè).在實(shí)際施工過(guò)程中，丁勇等［14］進(jìn)行了基于分布式光纖傳感技術(shù)BOTDA的SMW工法樁測(cè)量研究，安裝有分布式傳感光纖的H型鋼可作為一種具有實(shí)時(shí)獲取應(yīng)變數(shù)據(jù)的基坑工程圍護(hù)結(jié)構(gòu)，其具有良好的現(xiàn)場(chǎng)適應(yīng)性、遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)分布式測(cè)量、溫度自補(bǔ)償?shù)忍攸c(diǎn).H.Mohamad等［15］運(yùn)用BOTDR光纖傳感技術(shù)對(duì)施工過(guò)程中排樁的變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)，詳細(xì)介紹了傳感器的安裝方法和數(shù)據(jù)處理方法，提出了溫度補(bǔ)償方法，測(cè)得的應(yīng)變、溫度、應(yīng)力等與傳統(tǒng)的測(cè)量方法和FREW軟件模擬分析相比，吻合度很高.采用光纖傳感技術(shù)長(zhǎng)期進(jìn)行基坑監(jiān)測(cè)目前還存在很多問(wèn)題，如傳感光纖的布設(shè)、傳感器的封裝、運(yùn)行期間的維護(hù)等.

3 邊坡監(jiān)測(cè)

邊坡工程對(duì)周邊高速公路、住宅、水利設(shè)施等安全影響至關(guān)重要，由于強(qiáng)降雨、水位變化、地震等因素容易引起滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害，對(duì)邊坡的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)必不可少，光纖傳感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可對(duì)邊坡進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)警，為邊坡失穩(wěn)機(jī)理研究和穩(wěn)定評(píng)估提供依據(jù).近年來(lái)國(guó)內(nèi)對(duì)之研究頗多，如王寶軍等［16］探究了BOTDR技術(shù)對(duì)埋入土工織布的邊坡形變穩(wěn)定監(jiān)測(cè)及早期破壞警報(bào)的可行性，發(fā)現(xiàn)由于光纖與土體的變形協(xié)調(diào)性不高，將光纖依附于錨桿和框梁中進(jìn)行監(jiān)測(cè)比直接將光纖埋入土體中監(jiān)測(cè)效果更好.朱萍玉等［17］嘗試把分布式光纖用于土堤壩的安全監(jiān)測(cè)，取得了良好的效果.裴華富等［18］介紹了一種基于光纖布拉格光柵傳感技術(shù)FBG的新型原位測(cè)斜儀及其分析方法;并通過(guò)室內(nèi)標(biāo)定試驗(yàn)驗(yàn)證了該新型原位測(cè)斜儀和分析方法的有效性.殷建華等［19］在北川縣西山坡滑坡群監(jiān)測(cè)和香港新界鹿徑道公路邊坡監(jiān)測(cè)中運(yùn)用光纖傳感技術(shù)，分析了部分光纖監(jiān)測(cè)成果，總結(jié)了光纖監(jiān)測(cè)技術(shù)在邊坡現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn).國(guó)外，日本與意大利2007年將基于OTDR光纖傳感技術(shù)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安裝在富士山的Takisaka邊坡上進(jìn)行監(jiān)測(cè)，研究發(fā)現(xiàn)光纖的彎曲雖會(huì)引起傳輸光的衰弱，但該技術(shù)測(cè)得的位移與位移計(jì)測(cè)得的結(jié)果誤差僅有幾毫米［20］.T.Zimmie等［21］介紹了美國(guó)自主開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)SAA(Shape Accel Array)，可同時(shí)測(cè)量100 m深度范圍內(nèi)三維土體加速度和永久變形，并用該系統(tǒng)監(jiān)測(cè)了加利福利亞的現(xiàn)場(chǎng)邊坡，監(jiān)測(cè)結(jié)果與原先埋入邊坡中的傳統(tǒng)傳感器所測(cè)結(jié)果一致.

4 溫度場(chǎng)監(jiān)測(cè)

分布式光纖傳感技術(shù)在溫度監(jiān)測(cè)方面也取得了很大的進(jìn)展.周智等［22］對(duì)光纖布拉格光柵的溫度傳感特性進(jìn)行了研究，結(jié)果表明:光纖光柵對(duì)溫度非常敏感，經(jīng)過(guò)管式環(huán)氧樹(shù)脂封裝的光纖光柵明顯地提高了溫度敏感特性，用光纖光柵可以方便制作分布式溫度傳感器.張巍等［23］提出基于拉曼光時(shí)域反射計(jì)的ROTDR技術(shù)可以識(shí)別出環(huán)境負(fù)溫驟升行為對(duì)凍土瞬態(tài)溫度場(chǎng)形態(tài)分布的擾動(dòng)特征，研發(fā)出凍土瞬態(tài)溫度場(chǎng)的分布式光纖監(jiān)測(cè)方法，同時(shí)還發(fā)現(xiàn)傳感光纖護(hù)套對(duì)其溫度響應(yīng)具有延遲效應(yīng)，選用具有更高導(dǎo)熱系數(shù)的不銹鋼管等護(hù)套材料可以縮短溫度響應(yīng)時(shí)間;為凍土的工程防災(zāi)與理論研究提供了一種全新的解決思路.聶俊等［24］研究了基于BOTDA的溫度和應(yīng)變測(cè)試技術(shù)，發(fā)現(xiàn)在溫度測(cè)試中光纖的保護(hù)層厚度制約了光纖測(cè)溫的精度，對(duì)光纖保護(hù)層改進(jìn)可以提高測(cè)溫的精度.

5 土體變形監(jiān)測(cè)

光纖監(jiān)測(cè)土體變形是一個(gè)難題，近年來(lái)國(guó)內(nèi)外對(duì)其做了很多有意義的探索.李科等［25］將3種不同光纖布置在同一泥漿中，通過(guò)光纖監(jiān)測(cè)不同含水率時(shí)的土體干縮變形，研究表明用布里淵散射時(shí)域反射測(cè)量技術(shù)BOTDR監(jiān)測(cè)土體變形的測(cè)量精度和準(zhǔn)確性，其與土和傳感光纖表面的粘結(jié)力有關(guān)，當(dāng)含水率過(guò)大或光纖表面過(guò)于光滑時(shí)，土與傳感光纖之間的粘結(jié)力很小，兩者容易發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn);因此在以后的光纖護(hù)套研究中應(yīng)積極探索能夠增加光纖表面摩擦力的方法和材料.為了掌握不同層位的失水壓縮變形規(guī)律并選擇合理的立井井壁破壞監(jiān)測(cè)層位，柴敬等［26］采用深孔多點(diǎn)變形監(jiān)測(cè)，對(duì)在第四系松散地層段埋設(shè)的18個(gè)光纖光柵傳感器進(jìn)行了長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，總結(jié)典型地層的應(yīng)變變化，把地層的應(yīng)變變化與水位變化聯(lián)系起來(lái)，發(fā)現(xiàn)水位處于穩(wěn)定和增長(zhǎng)狀態(tài)時(shí)，相應(yīng)的監(jiān)測(cè)層位應(yīng)變值在減小，地表降雨量與松散層的沉降變形沒(méi)有直接聯(lián)系.張勇等［27］在即將開(kāi)挖的隧道上方土體表面開(kāi)槽埋入水平網(wǎng)狀布設(shè)的光纖，對(duì)城市暗挖隧道土體應(yīng)變場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，驗(yàn)證基于BOTDR的分布式光纖傳感技術(shù)對(duì)土體應(yīng)變場(chǎng)監(jiān)測(cè)的可行性和可靠性;研究結(jié)果表明該技術(shù)可對(duì)開(kāi)挖過(guò)程中土體應(yīng)變場(chǎng)的動(dòng)態(tài)發(fā)展過(guò)程進(jìn)行準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)，且可以對(duì)土體變形破壞進(jìn)行預(yù)警，這為將來(lái)的隧道建設(shè)監(jiān)測(cè)工程提供了全新的技術(shù)和思路.張丹等［28］為研究失水條件下飽和膨脹土干縮裂隙發(fā)育過(guò)程中土體內(nèi)部應(yīng)變狀態(tài)、分布以及變化規(guī)律，采用高精度的FBG傳感技術(shù)對(duì)膨脹土裂隙發(fā)育全過(guò)程進(jìn)行監(jiān)測(cè)、并揭示膨脹土失水致裂機(jī)理，以及膨脹土裂隙性特征.

6 工程布設(shè)和溫度補(bǔ)償方法

分布式光纖傳感技術(shù)在工程中使用需要考慮布設(shè)方法和溫度補(bǔ)償.對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)直接澆注的樁，如灌注樁，可將光纖固定在一對(duì)對(duì)稱的主筋側(cè)面，方便采用兩組數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，也易檢測(cè)到加載時(shí)出現(xiàn)的偏壓;在鋪設(shè)過(guò)程中盡量讓光纖保持挺直，在光纖接頭處采用一定的保護(hù)措施進(jìn)行保護(hù);為了更好地保證鋼筋與光纖的變形協(xié)調(diào)性，采用特種膠水或者特殊接頭進(jìn)行固定，露在外面的光纖應(yīng)套上波紋管進(jìn)行保護(hù)［8］.對(duì)于預(yù)制樁，則用切割工具在樁身表面沿著設(shè)計(jì)路線開(kāi)槽，槽寬和槽深應(yīng)能滿足放入光纖的要求，光纖放入槽內(nèi)定點(diǎn)固定;用高強(qiáng)膠劑充填入槽內(nèi)進(jìn)行粘貼和表面保護(hù)，在光纖外露的兩頭采用套管保護(hù)后再用緩沖材料包裹固定，將已布設(shè)好光纖的樁按先后順序打入;在樁施工對(duì)接時(shí)，待樁焊接完成后將上下樁對(duì)應(yīng)的各條光纖進(jìn)行對(duì)接并保護(hù)，冗余的光纖盤在樁接頭處加特殊保護(hù)層后繼續(xù)打入;在施工過(guò)程中重點(diǎn)要對(duì)樁接頭處和樁頭外露的光纖進(jìn)行防擠壓、防撞擊和防電焊火花保護(hù)［9］.基坑開(kāi)挖監(jiān)測(cè)時(shí)，埋設(shè)測(cè)斜管前，在測(cè)斜管的外壁凹槽內(nèi)并行粘貼2根光纖，其中1根朝向基坑壁一側(cè)，當(dāng)土體發(fā)生位移時(shí)產(chǎn)生壓應(yīng)變;另一根背向基坑壁，當(dāng)土體發(fā)生位移時(shí)產(chǎn)生拉應(yīng)變.土體發(fā)生位移時(shí)測(cè)斜管隨之發(fā)生變形，粘貼在測(cè)斜管外表面的光纖能夠感應(yīng)到測(cè)斜管的變形，從而得到基坑周圍任意位置土體的水平位移分布［13］.在對(duì)隧道和邊坡應(yīng)力應(yīng)變和位移等監(jiān)測(cè)時(shí)，由于工程面積很大，可在工程中把單根光纖布置成網(wǎng)格狀，并盡量減少轉(zhuǎn)角數(shù)量，防止光束在傳輸過(guò)程中損耗過(guò)多，測(cè)量效果達(dá)不到要求;同時(shí)為了提高測(cè)量靈敏度，網(wǎng)格的邊長(zhǎng)需大于檢測(cè)儀的最大空間分辨率［23］.

由于布里淵頻移對(duì)應(yīng)變和溫度都敏感，當(dāng)光纖溫度不變時(shí)，BOTDR的應(yīng)變測(cè)量值即表示光纖變形.因此，采用BOTDR檢測(cè)對(duì)象時(shí)，在對(duì)象中預(yù)埋一根松弛傳感光纖封裝在金屬波紋管里面作為溫度補(bǔ)償傳感器，這根傳感光纖所測(cè)得的布里淵散射光頻率偏移量，就是由溫度變化引起的等效應(yīng)變值，可作為溫度補(bǔ)償;而預(yù)埋的其他傳感光纖則作為測(cè)試過(guò)程中的應(yīng)變傳感器.通過(guò)比較兩者結(jié)果，獲取相對(duì)布里淵散射光頻率偏移量，對(duì)實(shí)測(cè)的分布式應(yīng)變結(jié)果進(jìn)行溫度補(bǔ)償［29］.基于BOTDA的分布式光纖測(cè)量系統(tǒng)則可以簡(jiǎn)便地進(jìn)行溫度補(bǔ)償，簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)應(yīng)變片測(cè)量中的溫度補(bǔ)償，提高了應(yīng)變測(cè)量的準(zhǔn)確性，具有很高的性價(jià)比.

7 新型傳感器與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研發(fā)

在巖土工程新型傳感器與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方面也有很多學(xué)者做了大量的研究.魏廣慶等［30］介紹了傳感器的封裝(粘貼封裝、管片式封裝、植入復(fù)合材料封裝)，提出了幾種溫度補(bǔ)償方法.朱鴻鵠等［31－32］針對(duì)建筑物基礎(chǔ)的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)技術(shù)一直存在著精度低、穩(wěn)定性差、不易安裝等缺點(diǎn)，研制出光纖光柵應(yīng)變計(jì)、溫度計(jì)、沉降儀和水平測(cè)斜儀等傳感器，用于監(jiān)測(cè)基礎(chǔ)的應(yīng)變、溫度、位移等;并在某建筑物的施工過(guò)程中，在筏式基礎(chǔ)中安裝了以上光纖光柵傳感器，構(gòu)成準(zhǔn)分布式的基礎(chǔ)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測(cè)的自動(dòng)化和遠(yuǎn)程化;同時(shí)還針對(duì)大壩模型試驗(yàn)中內(nèi)部變形難以監(jiān)測(cè)的現(xiàn)狀，研制了一種新型的基于光纖布拉格光柵FBG技術(shù)的圓棒式結(jié)構(gòu)的光纖傳感器，監(jiān)測(cè)大壩的內(nèi)部變形.曹建梅等［33］設(shè)計(jì)了一個(gè)網(wǎng)格狀的光纖傳感器陣列，并將該陣列與BOTDR分析儀相結(jié)合組成一個(gè)完整的系統(tǒng)用于監(jiān)測(cè)隧道變形，結(jié)果表明，這套光纖網(wǎng)格隧道變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有靈敏度高、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際工程中具有較高的應(yīng)用價(jià)值.

8 展望

在巖土、地質(zhì)、土木工程等領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)外開(kāi)展了大量分布式光纖傳感技術(shù)的理論和應(yīng)用研究.分布式光纖傳感技術(shù)在應(yīng)用廣度和深度上都有了較大發(fā)展，尤其在巖土與地質(zhì)工程安全監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)中展現(xiàn)出非常廣闊的應(yīng)用前景.

通過(guò)對(duì)近年來(lái)巖土與地質(zhì)工程中分布式光纖傳感技術(shù)研究的總結(jié)，得出下列問(wèn)題有待深入研究:(1)分布式光纖傳感器和設(shè)備的研發(fā)，如光纖傳感器的封裝、研制、溫度補(bǔ)償?shù)?，尤其是?shù)據(jù)采集設(shè)備性能的提升和改進(jìn)，將有助于分布式光纖傳感技術(shù)的發(fā)展;(2)傳感光纖與工程巖土體的協(xié)調(diào)變形、匹配和耦合等，一直是制約傳感光纖技術(shù)在巖土體監(jiān)測(cè)方面的重要障礙;(3)光纖監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析和挖掘、異常數(shù)據(jù)的識(shí)別、數(shù)據(jù)的處理方法和手段等;(4)基于分布式光纖監(jiān)測(cè)應(yīng)變和溫度的巖土體分析評(píng)價(jià)理論與方法，構(gòu)建科學(xué)的分布式光纖傳感技術(shù)評(píng)價(jià)體系;(5)分布式傳感技術(shù)的關(guān)鍵器件、集成、工程監(jiān)測(cè)與診斷系統(tǒng)等.以上問(wèn)題也將是巖土與地質(zhì)工程分布式光纖傳感技術(shù)未來(lái)的研究熱點(diǎn).

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