分布式OTDR滑坡岩体推力监测系统的研究与应用.pdfVIP

No．SO 第18卷增刊 中国地质灾害与防治学报 V01．18 TheChinese of HazardandControl Dee．2007 2007年12月 Journal Geological 分布式OTDR滑坡岩体推力监测系统的研究及应用 胡时友，周 策，陈文俊，宋 军，张利勋 (中国地质科学院探矿工艺研究所，四川成都610081) 摘要：提出了一种用圆形弹膜片及微弯调制机构，进行滑坡崩塌岩体推力传感的分布式光纤传感系统以及一种不需 双光路信号，就可减小光源波动及环境因素对测量的影响解调应力方法。推导出传感器的动态范围与分布个数的关 系、传感器的灵敏度与应力的关系及瑞利后向散射光功率与应力的公式。建立起对岩体推力进行监测的试验系统。 试验表明该传感器具有线性度好、重复性、准确度高及工程实用性好的特点。光纤传感器与其它类型的传感器相比， 具有抗电磁干扰、结构简单、性能可靠、耐水性及电绝缘好、耐腐蚀；测量对象广泛，适用于多种物理量的监测；对待测 场能够进行远距离、连续实时、分布式测量。因而在许多安全监测领域逐步受到人们的注意。分布武光纤压力传感器 在桥梁、水利工程、建筑以及地质工程灾害监测中有着十分广泛的应用前景。其发展受到普遍的重视。目前高分辨 率、高灵敏度的分布式光纤应力传感器多采用光相干方式，其光路结构复杂、调整难，工程实用性差。文中介绍的仪器 为一种基于OTDR的分布式光纤压力传感器。具有较高的空间分辨率和测量灵敏度，工程实用性好。直接采用光纤应 变传感器对滑坡、崩塌岩体、滑体推力进行监测，预测预报其灾害的发生，对滑坡、崩塌岩体防治工程监测，检测其施工 质量，均具重要的现实意义。 关键词：光纤传感器；应变传感器；光时域反射计；滑坡岩体推力监测系统 文章编号：1003—8035(2007)SO．0063．06中图分类号：P642．2 文献标识码：A 模光纤来说R0．5mm，R如此小，可以考虑为单模 引言 光纤线上某点半悬空状态的扰动，近似为在该点光纤 我国是一个地貌复杂的国家，在桥梁、建筑、水利 传播轴发生倾斜，倾斜角为P：／P。的函数；也可以近 工程与崩塌滑坡地质灾害等地区的安全监测越来越 似为在该点光纤传播轴发生偏移b】。用单模光纤来 受到人们的重视。作为监测崩塌滑坡岩土的分布式 设计传感器，光纤传播轴发生的倾斜角来表示外界传 光纤传感器系统，需要获取下滑推力变化与雨量、含 感信息更方便。 水量、地质活动变化的关系。该系统的特点是传感器 笔者据此设计一种灵巧的单模光纤应力传感器。 个数多，每个传感器的受力范围不同，而且在地层中 传感器的敏感部分只是圆形弹膜片，微弯调制机构 环境恶劣及传感器永久堙埋。测量应变的光纤传感 使外力造成光纤线上某点光传播轴一定的倾斜，应力 器已有许多报道。如光纤布喇格光栅(FBG)…抗干与传感器的藕合系数有直接关系。本系统应用于滑 扰能力强，灵敏度高，级联简单，然而它制造成本高， 坡崩塌岩体测量，预测预报其灾害的发生，对滑坡体 检测系统昂贵；F—P型应变传感器¨o结构简单，但联 防治工程的监测，检测其施工质量，都取得了预期的 级困难，同时受到温度的影响；双光路干涉型应变传 结果。 感器b1灵敏度高，可是其检测系统复杂，且不稳定。 1分布式光纤应变系统原理 传统的周期齿槽装置在周期【41以=√217,。a7t／NA(凡。，