網(wǎng)站首頁 > 新聞資訊 > 企業(yè)新聞企業(yè)新聞

加拿大Roctest產(chǎn)品工程案例4：分布式光纖隧道安全監(jiān)測應用指南

時間：2025/7/9 來源：https://mp.weixin.qq.com/s/hVpMJWqkqY0EmFQJ2uMzwQ 查看次數(shù)：272

加拿大Roctest產(chǎn)品工程案例4：

分布式光纖隧道安全監(jiān)測應用指南

基于分布式光纖傳感的隧道安全監(jiān)測

監(jiān)測并精確定位移動、裂縫或異常變形的最佳方式是采用分布式光纖解決方案。

新建和既有隧道都可能存在與周邊巖土及水文條件相關，以及與設計假設和建筑材料相關的不確定性結(jié)構(gòu)風險。此類風險可能通過以下現(xiàn)象顯現(xiàn)：

l異常變形

l沉降

l混凝土襯砌中裂縫的形成或發(fā)展

l接縫位移

l滲水點

l異常溫度

l隧道襯砌塌陷

此類事件的發(fā)生位置是未知的，因此僅在選定斷面布設傳統(tǒng)儀器對于損傷探測和定位效果有限。Smartec 已開發(fā)出基于光纖的解決方案，通過應用拉曼和布里淵解調(diào)技術(shù)等先進技術(shù)，利用成熟的分布式光纖 (FO) 技術(shù)來監(jiān)測移動。這些解決方案通過在隧道縱向、沿隧道長度方向、在斷面不同位置安裝的光纜，對沿其每米長度的溫度和/或應變進行精確測量，從而實現(xiàn)事件的監(jiān)測與定位。

參考項目：

以下項目采用了瑞士Smartec的監(jiān)測儀器與技術(shù)方案：

l紐約地鐵Canarsie隧道變形監(jiān)測(美國,2019)

lSanSalvatore公路隧道監(jiān)測(瑞士,2018-2019)“Salerno-Reggio Calabria”A3高速公路

lFossino隧道監(jiān)測(意大利,2015)

lPenstock隧道變形監(jiān)測(瑞士,2013)

l巴塞羅那的高速鐵路隧道(西班牙,2010)

l卡迪亞東部地下項目–選礦隧道變形監(jiān)測(澳大利亞,2015)

l監(jiān)測模擬倉庫隧道周圍的變形(瑞士,2013)

lMotol布拉格地鐵5號線隧道延伸監(jiān)測(捷克共和國,2008)

技術(shù)原理

分布式光纖傳感器最成熟的技術(shù)基于拉曼散射和布里淵散射。這兩種系統(tǒng)都利用了光與構(gòu)成標準光纖的石英材料之間的非線性相互作用。當已知波長的光被注入光纖時，沿著光纖的每一點都會有極少量的光被散射回來。散射光包含不同于原始信號波長的分量。這些偏移的分量包含著光纖局部特性的信息，特別是其應變和溫度。對于應變和變形監(jiān)測，布里淵散射是唯一的選擇，因為拉曼散射僅對溫度敏感。

布里淵分布式傳感技術(shù)

分布式傳感的優(yōu)勢

l分布式傳感

l單根光纖傳感器（傳感光纜）

l傳感光纜的每一段都替代了獨立的點式傳感器

l提供測量值（平均應變和/或平均溫度值）的位置（何處）和大?。ǔ潭龋┬畔?/span>

l通過單次掃描即可獲取完整的測量剖面

在諸如隧道等巖土工程應用領域，大型結(jié)構(gòu)尺寸和損傷位置預判都構(gòu)成挑戰(zhàn)。分布式技術(shù)提供了使用單根光纖傳感器監(jiān)測隧道整個長度的能力。隧道監(jiān)測的典型需求包括：混凝土襯砌裂縫的探測與定位、水平和垂直變形監(jiān)測、收斂監(jiān)測、接縫位移監(jiān)測和水流入滲點的定位。

所有這些事件的發(fā)生位置均不可預測。因此，在預先設定位置安裝傳統(tǒng)點式傳感器來解決這些問題是不切實際的，因為事件可能發(fā)生在**已布設儀器的斷面之間。與電學傳感器和點式光纖傳感器不同，分布式傳感器具有獨特的特性：能夠沿著其整個長度測量物理參數(shù)，從而僅需單個傳感器即可測量數(shù)千個點。

傳統(tǒng)方法：在預先定義的測試區(qū)域安裝多個傳感器

一根傳感光纜替代了數(shù)個點式傳感器

傳感光纜

測量分布式應變需要特殊設計的傳感器。必須確保傳感器與主體結(jié)構(gòu)沿整個光纖長度形成機械耦合。針對不同的隧道安裝環(huán)境，設計了用于測量應變和溫度的多種光纜結(jié)構(gòu)。

數(shù)據(jù)管理與圖形用戶界面

數(shù)據(jù)管理軟件的核心功能旨在自動測量分布式傳感器數(shù)據(jù)，并自動處理海量信息以檢測和定位異常事件。操作人員可通過圖形界面實時查看傳感器歷史測量數(shù)據(jù)。該軟件具備告警觸發(fā)能力（短信/郵件/電話通知），并在顯示屏實時顯示警告信息。警告機制可針對多種事件類型觸發(fā)，包括：應變異常、溫度變化、滲漏及裂縫。

圣薩爾瓦多隧道分布式監(jiān)測系統(tǒng)用戶界面（界面中）色彩變化反映不同位置記錄的應變等級。

典型安裝方案

采用金屬支架將應變光纜固定于隧道混凝土墻面

通過粘接方式在隧道襯砌表面安裝應變感測光纜

采用粘接工藝在管溝群結(jié)構(gòu)體表面敷設應變光纜

NOVA METRIX

加拿大Roctest公司與Smartec公司為同一集團 NOVA METRIX下的不同品牌。 NOVA METRIX是集研發(fā)、制造一體的供應商，專注于基于振弦式與光纖傳感器的創(chuàng)新傳感技術(shù)，服務于巖土和結(jié)構(gòu)監(jiān)測儀器領域。

瑞科儀器與NOVA METRIX合作提供一系列完整的基于傳統(tǒng)傳感器的解決方案，涵蓋從極為耐用的傳統(tǒng)振弦式技術(shù)，到用于巖土工程測量與監(jiān)測以及關鍵資產(chǎn)結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測（SHM）的尖端光纖技術(shù)。這些關鍵資產(chǎn)包括：水壩、隧道、礦山、建筑物、橋梁、核電站以及眾多難以盡述的其他結(jié)構(gòu)物。

此外，我們還提供種類廣泛的旁壓儀、巖石膨脹計，以及用于土壤和巖石的室內(nèi)及現(xiàn)場測試設備。

服務

l系統(tǒng)設計

l安裝、操作和維護

l數(shù)據(jù)管理

l數(shù)據(jù)分析

其他配件