BOTDR光纤在钻孔灌注桩中的应用.pdfVIP

第 37卷第 7期 建 筑 技 术 开 发 Vo1．37，No．7 2010年 7月 BuildingTechniqueDevelopment Ju1．2010 BOTDR光纤在钻孔灌注桩 中的应用 吴秀珍 (上海岩土工程勘察设计研究院有限公司，上海 200060) [摘 要] 结合某工程大直径 、后注浆超长桩现场静载荷试验 ，采用 BOTDR分布式光纤测量技术 ，跟踪测量静载荷试验 中桩身应变分布 ，确定不同荷载下桩身轴力及桩侧摩阻力 、桩端阻力的分布情况。分布式应变采样点最小间 距为 5cln。测试结果表 明，分布式光纤传感器具有较高的测量精度 ，分布式光纤测量技术相对于传统钢筋应 力计方法可 以得到更精细 的试验数据 ，为设计提供更丰富的信息。 [关键词] 地基基础工程 ；BOTDR；桩 ；桩侧 阻力 [中图分类号] TU473．1 [文献标志码] B [文章编号] 1001—523X(2010)07—0025—04 作为非挤土桩 的钻孔灌注桩具有承载力高 、噪音小、施 了分析 。 工时对周围环境影响小且不存在沉桩 困难可制成超长大直 1 BOTDR技术简介 径桩等优点，随着高层及超高层建筑的Et益增多，其在高层 1．1 BOTDR 的测试原理 建筑桩基工程中的应用也越来越在高边广泛 。如 目前上海 BOTDR(BrillouinOpticalTimeDomainReflectometry)是 正在建造中的虹桥机场扩建工程及上海 中心等大型项 目，都 指布里渊光时域反射技术 ，利用分析光纤 中背 向散射光 的 采用的是超长大直径钻孔灌注桩。对于此类意义重大的工 方法测量光纤传输损耗和各种结构缺陷引起 的结构性损 程 ，工程技术人员有必要 了解桩身的应力状态及其分布 ，了 耗 ，通过显示损耗 (散射 )与长度的关系来测量外界信号场 解桩身轴力 的传递机理与桩侧摩 阻力 的分布 ，从而把握桩 分布于光纤上的扰动信息。布里渊散射是光波在光纤中传 身周边土体摩阻力的发挥情况 ，为设计提供更加可靠 的设 播并与光纤 中的声学声子相互作用而产生 ，它 同时受应变 计依据。 目前工程上我们常用 的用于监测桩身应力应变 的 和温度 的影 响，当光纤沿线 的温度发生变化或者存在轴 向 测力计为传统的振弦式钢筋应力计。但此应力计为一个应 应变时，光纤中的背向布里渊散射光 的频率相对于注入 的脉 力计一根导线且仅测一个点的应力 。如测点多，那么就存 冲光频率将产生漂移 ，频率 的漂移量与光纤所受的轴 向应变 在线多且重 ，在 引至地面时存在很大 困难 。故测点数量受 和温度 的变化呈 良好 的线性关系，因此通过测量光纤中的背 到很大限制 ，无法得到桩身的分布式应力状态 。近年来 ，应 向布里渊散射光功率和频率漂移量 ，就可 以得到光纤沿线温 用光纤传感技术监测桩身应力和应变状态 ，越来越受到工 度和应 变 的分 布信 息。BOTDR 的应 变 测 量 原 理 如 图 程界的重视 ，并开始得到一定的应用 。这是因为 ，光纤传感 1所示 器具有许多优点 ，如 良好 的耐久性、抗腐蚀 、抗 电磁干扰 ，适 合于在恶劣环境 中长期工作等 ，尤其是其采样点最小间距 为 5ca，且埋设方便等优点在桩身应力应变测试 中很受欢 迎。因此研究如何将光纤传感技术更好地应用于钻孔灌注 桩桩身应力测试 中具有重要 的意义。BOTDR是布里渊光 时域 反 射 计 (Brillouinoptictimedomainreflectometer)的简 称 ，其基本原理是利用传感光纤 中的 自然布里渊散射光 的 频移变化量与光纤所受 的轴 向应变之 间的线性关系 ，得到 光纤的轴 向应变。我 国 自2001年 由南京大学地球环境