一种基于固定间隔光缆的分布式大坝面板变形测量方法技术

本发明专利技术公开了一种基于固定间隔光缆的分布式大坝面板变形测量方法，首先在大坝面板上设置光缆固定点阵列，并在每个光缆固定点处固定安装水平光缆固定机构和垂直光缆固定机构；然后使传感光缆沿水平方向往复布设于各水平光缆固定机构上，并沿与水平方向垂直的方向往复布设于各垂直光缆固定机构上，使各段传感光缆为绷紧状态后将传感光缆连接至布里渊光时域分析仪；最后利用布里渊光时域分析仪实时获取传感光缆应变测量曲线，得到大坝面板变形量的二维空间分布图，进而可分析大坝面板的健康状态。本发明专利技术的测量过程更为简单、快速，能够准确测量微小变形，适合于长期监测和实时监测。适合于长期监测和实时监测。适合于长期监测和实时监测。

【技术实现步骤摘要】
一种基于固定间隔光缆的分布式大坝面板变形测量方法


[0001]本专利技术属于大坝健康监测
，尤其涉及一种基于固定间隔光缆的分布式大坝面板变形测量方法。

技术介绍

[0002]大坝作为一种大型建筑物，是我国国民经济的重要基础设施，具有蓄水防洪、灌溉防旱、改善河道、减少水土流失和清洁发电等功能，建设大坝已成为水利开发利用的重要手段，对人类社会可持续发展具有重要作用。
[0003]20世纪以来，世界多国相继发生垮坝事件，给相关国家带来了惨重的灾害和巨大的经济损失，引起人们对大坝健康监测的高度重视。大坝安全监测包含变形监测、水位监测、水温监测、应力应变监测、渗流监测及大坝周围环境监测等多方面，其中变形监测最能直观有效反映大坝的运行状态，许多大坝性态出现异常，最初都是通过变形监测值出现异常得到反映的，因此变形监测是大坝健康监测中首选必选的监测项目。传统的大坝变形监测方法，如应变片、钢弦应变计、热电偶、热电阻等，只能在原地进行单点测量，易受电磁干扰、潮湿、腐蚀等的影响，不能用于大坝的长期在线监测。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服上述缺陷，提供一种基于固定间隔光缆的分布式大坝面板变形测量方法，首先在大坝面板上设置光缆固定点阵列，并在每个光缆固定点处固定安装水平光缆固定机构和垂直光缆固定机构；然后使传感光缆沿水平方向往复布设于各水平光缆固定机构上，并沿与水平方向垂直的方向往复布设于各垂直光缆固定机构上，使各段传感光缆为绷紧状态后将传感光缆连接至布里渊光时域分析仪；最后利用布里渊光时域分析仪实时获取传感光缆应变测量曲线，得到大坝面板变形量的二维空间分布图，进而可分析大坝面板的健康状态。本专利技术的测量过程更为简单、快速，能够准确测量微小变形，适合于长期监测和实时监测。
[0005]为实现上述专利技术目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种基于固定间隔光缆的分布式大坝面板变形测量方法，包括以下步骤：
[0007]S1在大坝面板上设置光缆固定点阵列，并在每个光缆固定点处固定安装相互独立的水平光缆固定机构和垂直光缆固定机构；所述光缆固定点阵列中，行的方向为水平方向，列的方向与水平方向垂直，光缆固定点在大坝面板表面的水平间隔和垂直水平方向的间隔相等；
[0008]S2使传感光缆沿水平方向往复布设于各水平光缆固定机构上，并沿与水平方向垂直的方向往复布设于各垂直光缆固定机构上，相邻水平光缆固定机构之间以及相邻垂直光缆固定机构之间的各段传感光缆为绷紧状态；
[0009]将传感光缆连接至布里渊光时域分析仪；
[0010]S3对各段传感光缆在整体传感光缆上的相对位置进行标定；
[0011]S4利用布里渊光时域分析仪实时获取传感光缆应变测量曲线，根据各段传感光缆在整体传感光缆上的相对位置和传感光缆应变测量曲线得到大坝面板变形量的二维空间分布图。
[0012]进一步的，所述步骤S1中，水平光缆固定机构和垂直光缆固定机构均为不锈钢材质的光缆固定钩，所述光缆固定钩包括钩体和安装底座，安装底座通过水泥基胶黏材料粘接或螺钉紧固方式固定安装于大坝面板上，钩体与安装底座固定连接，传感光缆通过环氧树脂固定于钩体上。
[0013]进一步的，所述步骤S1中，同一光缆固定点处固定安装的水平光缆固定机构和垂直光缆固定机构之间设有间隔；
[0014]水平光缆固定机构的钩体开口朝上，垂直光缆固定机构的钩体开口朝向与水平光缆固定机构中的钩体开口朝向垂直。
[0015]进一步的，所述步骤S1中，同一光缆固定点处固定安装的水平光缆固定机构和垂直光缆固定机构等高。
[0016]进一步的，所述步骤S1中，所述光缆固定点阵列中，光缆固定点在大坝面板表面的水平间隔和垂直水平方向的间隔大于布里渊光时域分析仪的空间分辨率。
[0017]进一步的，所述步骤S3中，对各段传感光缆在整体传感光缆上的相对位置进行标定的具体方法为，以传感光缆一端为起点，沿传感光缆每隔固定距离l0对传感光缆施加应力，利用布里渊光时域分析仪测得的传感光缆应变测量曲线，得到各段传感光缆在整体传感光缆上的相对位置。同时，本步骤还可以实现对各段传感光缆长度的校正，使后续计算所得大坝面板与各段传感光缆相应位置的水平变形量或垂直变形量δ更加准确。
[0018]进一步的，所述步骤S3中，固定距离l0为100～200m，对传感光缆施加的应力小于1000微应变(με)。
[0019]进一步的，所述传感光缆应变测量曲线为经过校准后去除了绷紧状态下传感光缆中初始应变影响的测量曲线。
[0020]进一步的，所述步骤S2中，布设于各水平光缆固定机构上的传感光缆和布设于各垂直光缆固定机构上的传感光缆为连续的同一传感光缆；
[0021]所述传感光缆包括内芯传感光纤和外层保护层，所述内芯传感光纤为单模光纤，所述外部保护层和所述内芯传感光缆通过固化胶粘结。
[0022]进一步的，所述步骤S4的具体方法为：
[0023]S4.1利用布里渊光时域分析仪实时获取传感光缆应变测量曲线；
[0024]S4.2根据传感光缆应变测量曲线以及各段传感光缆在整体传感光缆上的相对位置得到各段传感光缆的应变ε；
[0025]S4.3根据各段传感光缆的应变ε计算大坝面板与各段传感光缆相应位置的水平变形量或垂直变形量δ：
[0026]δ＝ε
·
d
[0027]其中d为与各段传感光缆对应的相邻水平光缆固定机构之间或相邻垂直光缆固定机构之间的距离；
[0028]S4.4根据大坝面板与各段传感光缆相应位置的水平变形量或垂直变形量δ得到大坝面板变形量的二维空间分布图。
[0029]本专利技术与现有技术相比具有如下至少一种有益效果：
[0030](1)本专利技术基于固定间隔光缆的分布式大坝面板变形测量方法，采用分布式光纤应变传感技术，以光纤作为传感元件，具有抗电磁干扰能力强、传输距离远、抗腐蚀性好、耐久性好、抗潮湿等优点，能够实现大坝的长期在线监测；
[0031](2)本专利技术基于固定间隔光缆的分布式大坝面板变形测量方法，通过BOTDA可以获得被测光缆在空间和时间上的连续应变分布信息，通过在大坝面板布设传感光缆，形成光纤传感监测系统，实现大坝面板变形连续监测与面板变形量二维空间分布实时显示，弥补了传统大坝变形监测方法的不足，实现了实时、长距离和分布式的监测目标；
[0032](3)本专利技术基于固定间隔光缆的分布式大坝面板变形测量方法，使传感光缆的应变变化呈分段式均匀分布，每一段光缆的应变变化仅由相邻光缆固定机构的相对位移变化决定，解决了连续式应变传感光缆局部应变波动被平均淹没而导致结构的局部关键应变信息无法识别的问题，提高了光缆应变测量的准确性；
[0033]同时为保证水平方向和垂直水平方向应变测量的独立性，采用水平、垂直水平方向光缆固定机构分离的布设方法，避免了不同方向应变叠加造成应变测量准确性下降，提高测量结果的可靠性；
[0034](4)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于固定间隔光缆的分布式大坝面板变形测量方法，其特征在于，包括以下步骤：S1在大坝面板上设置光缆固定点阵列，并在每个光缆固定点处固定安装相互独立的水平光缆固定机构和垂直光缆固定机构；所述光缆固定点阵列中，行的方向为水平方向，列的方向与水平方向垂直，光缆固定点在大坝面板表面的水平间隔和垂直水平方向的间隔相等；S2使传感光缆沿水平方向往复布设于各水平光缆固定机构上，并沿与水平方向垂直的方向往复布设于各垂直光缆固定机构上，相邻水平光缆固定机构之间以及相邻垂直光缆固定机构之间的各段传感光缆为绷紧状态；将传感光缆连接至布里渊光时域分析仪；S3对各段传感光缆在整体传感光缆上的相对位置进行标定；S4利用布里渊光时域分析仪实时获取传感光缆应变测量曲线，根据各段传感光缆在整体传感光缆上的相对位置和传感光缆应变测量曲线得到大坝面板变形量的二维空间分布图。2.根据权利要求1所述的一种基于固定间隔光缆的分布式大坝面板变形测量方法，其特征在于，所述步骤S1中，水平光缆固定机构和垂直光缆固定机构均为不锈钢材质的光缆固定钩，所述光缆固定钩包括钩体和安装底座，安装底座通过水泥基胶黏材料粘接或螺钉紧固方式固定安装于大坝面板上，钩体与安装底座固定连接，传感光缆通过环氧树脂固定于钩体上。3.根据权利要求2所述的一种基于固定间隔光缆的分布式大坝面板变形测量方法，其特征在于，所述步骤S1中，同一光缆固定点处固定安装的水平光缆固定机构和垂直光缆固定机构之间设有间隔；水平光缆固定机构的钩体开口朝上，垂直光缆固定机构的钩体开口朝向与水平光缆固定机构中的钩体开口朝向垂直。4.根据权利要求1所述的一种基于固定间隔光缆的分布式大坝面板变形测量方法，其特征在于，所述步骤S1中，同一光缆固定点处固定安装的水平光缆固定机构和垂直光缆固定机构等高。5.根据权利要求1所述的一种基于固定间隔光缆的分布式大坝面板变形测量方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述光缆固定点阵列中，光缆固定点在大坝面板表面的水平间隔和...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁瑞信，白雪菲，梅影，张怡松，杨潇君，赵宏亮，邢志勇，
申请(专利权)人：辽宁清原抽水蓄能有限公司北京航天控制仪器研究所，
类型：发明
国别省市：