钻孔回填料与直埋式应变传感光缆耦合性研究

钻孔回填料与直埋式应变传感光缆之间的耦合性,是决定分布式光纤感测（DFOS）技术能否利用一个钻孔精细化监测钻孔地层剖面变形分布的关键。利用自主研制的可控围压光缆–土体相互作用特性试验装置,探究了0～1.6MPa围压下传感光缆与松填砂土以及击实砂–黏混合土之间的耦合性。试验与理论分析结果表明：在拉拔状态下,光缆–土体界面呈现渐进性破坏特征;在低围压下,光缆轴向应变随拉拔位移的增大而增大,且不断向光缆尾部传递;在高围压下,应变的扩展与传递被限制在很小的范围内;理想弹–塑性拉拔模型可较好地描述光缆–土体界面的渐进性破坏特性。提出采用光缆–土体耦合系数ζc–s定量描述光缆与土体之间的耦合性,将10000με下的ζc–s值作为评价长期监测条件下两者耦合性的指标,并根据0.5,0.75,0.9三个ζc–s值将两者的耦合性分为强、较强、较弱以及弱4类。一定围压下,光缆与土体具有强耦合性;对于松填砂土与击实砂–黏混合土,该临界围压值分别为0.55 MPa与0.17 MPa。以苏州盛泽地面沉降为例,分析了钻孔回填料与传感光缆之间的耦合性,结果表明：距地表约16 m深度以内两者具有较强耦合性;而约16m深度以下两者具有强耦合性,传感光缆的应变数据可准确反映地层的变形。这一研究成果为DFOS技术应用于钻孔剖面地面沉降监测提供了坚实的理论依据。

分布式传感光缆循环疲劳性能的测试方法

分布式光纤监测技术已经逐渐应用于各个领域,但是针对传感光缆在经受循环应力之后其传感性能的变化情况,目前尚未开展深入的研究。针对在室内试验及各类监测工程中,模拟荷载、温度以及环境条件的变化而使光缆经受反复循环应力的情况,设计了3个试验,对分布式传感光缆的循环疲劳性能进行了标定,得到了不同工况下光缆的应变衰减曲线。试验结果表明,光缆初始应变越大,循环频率越高,光缆应变的衰减量和衰减速率越大。

一种新型的光纤光缆识别设备

目前的光网络及其机房中大量使用耐弯曲光缆,一旦发生故障,原有的光纤光缆识别仪器已不适用于排查、发现故障点。针对此问题,介绍了一种新型光缆识别设备及其工作原理。该设备采用偏振敏感光时域反射计(P-OTDR)技术,不仅可对普通光缆进行识别,也可对耐弯曲光缆进行识别,其结构简单、实用,对光缆无损伤,可大大减少光纤网络管理的维修和保养时间,降低维护费用。

基于背向Brillouin散射监测混凝土应变

采用贴附法将一根玻璃纤维增强塑料(GFRP)单芯应变传感光缆埋设于钢筋混凝土试件的中间部位,对混凝土内部应变进行分布式测量。考虑在温度和外加应变的作用下,光纤中的背向布里渊(Brillouin)散射光将发生频移,使用光时域反射仪(OTDR)对反射光信号进行了分析。研究了混凝土凝固过程中应变的变化,结果表明:混凝土试件浇筑完成当天应变变化明显,应变变化趋势与试件内部温度相似,试件内部应变主要受水泥水化热的影响。试件凝固后,通过外力作用使得混凝土试件在纵向中心轴上产生平均宽度为6mm的裂缝。检测裂缝出现前后试件的应变变化,发现裂缝出现后试件内部应变明显变大,共发现3个应变峰值。通过应变峰值位置的分析,可判断裂缝的出现位置与方向。实验显示,利用背向Brillouin散射的分布式应变检测技术可较好地实现混凝土应变的分布式测量。

海上超长PHC管桩BOFDA内力测试

布里渊光频域分析技术(Brillouin Optical Frequency Domain Analysis,BOFDA)是全分布式光纤感测技术中的一种,具有独特的测试与监测优势.将BOFDA应用于海上超长PHC(Prestressed High Strength Concrete)管桩内力测试,并在超长PHC管桩成桩过程中,就将传感光缆植入桩身中,可明显提高传感光缆的成活率和测试精度.现场测桩试验结果表明:在超长PHC管桩成桩过程中传感光缆的植入工艺是十分成功的,桩身轴力和侧摩阻力测试结果能够很好地反映桩身内力的分布变化规律,成效显著,为PHC管桩,特别是海上超长PHC管桩的内力测试提供了一种新的内力测试方法,值得推广.