CN110714489A - 一种基坑及周边水平位移的分布式光纤传感监测*** - Google Patents

一种基坑及周边水平位移的分布式光纤传感监测*** Download PDF

Info

Publication number
CN110714489A
CN110714489A CN201911040735.6A CN201911040735A CN110714489A CN 110714489 A CN110714489 A CN 110714489A CN 201911040735 A CN201911040735 A CN 201911040735A CN 110714489 A CN110714489 A CN 110714489A
Authority
CN
China
Prior art keywords
optical cable
cable
sensing optical
strain sensing
fiber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201911040735.6A
Other languages
English (en)
Inventor
宋宏
李世念
赵晓京
陆金波
侯言凯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Survey and Research Institute of China Coal Geology Bureau
Original Assignee
General Survey and Research Institute of China Coal Geology Bureau
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Survey and Research Institute of China Coal Geology Bureau filed Critical General Survey and Research Institute of China Coal Geology Bureau
Priority to CN201911040735.6A priority Critical patent/CN110714489A/zh
Publication of CN110714489A publication Critical patent/CN110714489A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D33/00—Testing foundations or foundation structures
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D2600/00—Miscellaneous
    • E02D2600/10—Miscellaneous comprising sensor means

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Paleontology (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Optical Transform (AREA)

Abstract

本发明涉及一种基坑及周边水平位移的分布式光纤传感监测***，包括钢筋笼，光纤光栅应变感测光缆、金属基索状应变感测光缆；其中，宽度方向的截面、在钢筋笼上分别间隔的设置光纤光栅应变感测光缆和金属基索状应变感测光缆，所述光纤光栅应变感测光缆、金属基索状应变感测光缆的自由端分别电连接光纤光栅解调仪，本发明结构简单，可以实时监测需要监测位置的参数，为安全施工提供保障。

Description

一种基坑及周边水平位移的分布式光纤传感监测***
技术领域
本发明涉及一种基坑及周边水平位移的分布式光纤传感监测***。
背景技术
土体受外力后会像其他材料一样发生变形，变形性质复杂，影响因素也繁多。在基坑开挖过程中，土体受力状态等一些物理性质改变，基坑两侧出现压力差，这便导致围护墙体以及桩等结构产生水平方向的位移。
深基坑水平位移监测，主要是监测基坑边或者桩在垂直于边沿基坑内的水平位移。对于城市市中心等比较繁华的地段，不仅基坑规模大，周边的建筑物特别的紧密，要求精度也随之变高。因此基坑开挖过程中对地连墙的变形和结构内力的监测就至关重要。
发明内容：
本发明提供一种可以实时监测地连墙是否变形、位移的监测***，实现上述目的的技术方案如下：
一种基坑及周边水平位移的分布式光纤传感监测***，包括钢筋笼，还包括光纤光栅应变感测光缆、金属基索状应变感测光缆；其中，宽度方向的截面、在钢筋笼上分别间隔的设置光纤光栅应变感测光缆和金属基索状应变感测光缆，所述光纤光栅应变感测光缆、金属基索状应变感测光缆的自由端分别电连接光纤光栅解调仪，所述光纤光栅解调仪获取光纤光栅应变感测光缆和金属基索状应变感测光缆的传感参数；其中，光纤光栅应变感测光缆用于感应其与钢筋笼接触部位或者接触部位附近的变形，金属基索状应变感测光缆用于感应钢筋笼的整体变形；所述金属基索状应变感测光缆的附近、在钢筋笼上还布设一条密集分布式温度感测光缆，密集分布式温度感测光缆用于温度补偿；所述密集分布式温度感测光缆引至地面，并与光纤解调设备电连接，用于数据测量；
其中光纤光栅应变感测光缆、金属基索状应变感测光缆、密集分布式温度感测光缆布设在钢筋笼上之后使用混凝土浇筑钢筋笼，形成地连墙；
其中所述光纤光栅应变感测光缆包括光纤，所述光纤的***紧密排列金属加强件，所述金属加强件的***套接护套。
本发明中光纤光栅应变感测光缆与钢筋笼之间可以采用捆扎或者粘贴方式设置在一起。
本发明结构简单，可以实时监测地连墙的变化，对施工和安全提供了保障。
附图说明
图1为本发明示意图；
图2为金属基索状应变感测光缆示意图；
图3为钢筋笼受水平荷载变形图；
附图序号说明：钢筋笼1、金属基索状应变感测光缆2、光纤2-1、金属加强件2-2、护套2-3、光纤光栅应变感测光缆3、密集分布式温度感测光缆4；
具体实施方式
下面结合附图对本发明做详细的说明。
图中，一种基坑及周边水平位移的分布式光纤传感监测***，包括钢筋笼1，宽度方向的截面、在钢筋笼1上分别间隔的设置金属基索状应变感测光缆2和光纤光栅应变感测光缆3，所述光纤光栅应变感测光缆3、金属基索状应变感测光缆2分别电连接光纤光栅解调仪，光纤光栅解调仪也叫BOTDR设备或者BOTDR解调仪。
所述光纤光栅解调仪获取光纤光栅应变感测光缆3和金属基索状应变感测光缆2的传感参数；其中，光纤光栅应变感测光缆3用于感应钢筋笼1关键部位变形，地连墙体的***受力最敏感，容易发生变形，关键部位可以是地连墙的***，或者根据项目的具体情况确定关键受力敏感部位。
金属基索状应变感测光缆2用于感应钢筋笼1的整体变形；所述金属基索状应变感测光缆2的附近、在钢筋笼1上布设一条密集分布式温度感测光缆4，密集分布式温度感测光缆4用于温度补偿，避免因为温度过低影响金属基索状应变感测光缆2和光纤光栅应变感测光缆3的灵敏度；所述密集分布式温度感测光缆4引至地面，在地面完成光缆的串接，并与光纤解调设备连接，用于温度数据的测量；
所述光纤光栅应变感测光缆3、金属基索状应变感测光缆2、密集分布式温度感测光缆4布设好后其截面呈U型结构。
其中光纤光栅应变感测光缆3、金属基索状应变感测光缆2、密集分布式温度感测光缆4布设在钢筋笼上之后使用混凝土浇筑钢筋笼，形成地连墙；
地连墙是由钢筋笼和混凝土浇筑而成，浇筑完成后视为一个整体，固定在钢筋笼上的光纤测量到的变形可以看作是地连墙整体的变形，就可以通过测量数据计算地连墙的水平位移情况。
具体操作的时候先在需要监控的建筑物周围挖沟槽，之后在制作好的钢筋笼1上间隔的布设光纤光栅应变感测光缆3、金属基索状应变感测光缆2、密集分布式温度感测光缆4，之后将钢筋笼1放置在事先挖好的沟槽中，并浇注成型形成地连墙。
钢筋笼1与建筑物的位置很近，因此当钢筋笼1有所变形的时候，建筑物基本会有相同的反应，因此采用钢筋笼1的方式监测建筑物的变化。采用光纤光栅解调仪来实现光纤传感器的数据获取，从而实现对地连墙在基坑开挖过程中的变形和结构内力的监测。
由于钢筋笼1上的光缆会很长时间埋设在地面，因此光缆的刚性需要好，本发明中对光缆的结构也做了改变；具体的，金属基索状应变感测光缆2包括光纤2-1，所述光纤2-1***紧密排列金属加强件2-2，金属加强件2-2将光纤2-1包围在中间，所述金属加强件2-2的***套接护套2-3将金属加强件2-2和光纤2-1包裹起来。
下面再描述一下钢筋笼变形或者位移后，其变形参数的计算；
当钢筋笼发生弯曲变形时，通过测试植入钢筋笼内部光纤传感器(光纤光栅应变感测光缆3、金属基索状应变感测光缆2、密集分布式温度感测光缆4)的应变值，即可计算得出钢筋笼水平位移。
设ε1(z)和ε2(z)分别为测试得到的钢筋笼在深度z处的沿水平荷载方向上对称部位的应变测试值，钢筋笼应变一测受拉一侧受压。则轴向压缩应变εa(z)和弯曲应变εm(z)值分别为：
Figure BDA0002252756880000051
Figure BDA0002252756880000052
其中ε1和ε2分别表示在深度z处沿水平荷载方向上的两对称部位的应变值；
钢筋笼受水平荷载作用下的变形状况：钢筋笼在水平荷载p作用下，钢筋笼顶部位移由m变为m′—n，此时，选取钢筋笼中性轴上纵向弧线线段O1O2长度为dz，中性层上的O1O2线段曲率半径为ρ(z)，结构体的旋转角度为dθ，距中性轴y(z)处的弯曲应变为：
Figure BDA0002252756880000053
其中，dθ表示结构体(钢筋笼)的旋转角度；
Figure BDA0002252756880000054
弯曲应变与结构弯曲方向位移间的关系：
Figure BDA0002252756880000055
当钢筋笼发生弯曲时，曲率半径与弯矩之间的关系为
Figure BDA0002252756880000056
其中，EI为桩身抗弯刚度(KN·m2)；E为桩身材料弹性模量；I为桩身换算截面惯性矩。
由此可得
Figure BDA0002252756880000061
其中M(z)表示地连墙(钢筋笼)弯矩，I为桩身换算截面惯性矩，E为桩身材料弹性模量；
根据弯矩计算地连墙是否发生变化，当弯矩超过预定的安全值时，就需要调整引起重视。
本发明可以精确的感应地连墙的变化，在施工过程中，通过上述测量数据ε1和ε2，结合已知的桩身截面惯性矩I、桩身材料弹性模量E数据计算地连墙的水平位移情况，保证施工的安全性。
以上仅为本发明实施例的较佳实施例而已，并不用以限制本发明实施例，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明实施例的保护范围内。

Claims (5)

1.一种基坑及周边水平位移的分布式光纤传感监测***，包括钢筋笼，其特征在于：还包括光纤光栅应变感测光缆、金属基索状应变感测光缆；其中，宽度方向的截面、在钢筋笼上分别间隔的设置光纤光栅应变感测光缆和金属基索状应变感测光缆，所述光纤光栅应变感测光缆、金属基索状应变感测光缆的自由端分别电连接光纤光栅解调仪，所述光纤光栅解调仪获取光纤光栅应变感测光缆和金属基索状应变感测光缆的传感参数；其中，光纤光栅应变感测光缆用于感应其与钢筋笼接触部位或者接触部位附近的变形，金属基索状应变感测光缆用于感应钢筋笼的整体变形；所述金属基索状应变感测光缆的附近、在钢筋笼上还布设一条密集分布式温度感测光缆，密集分布式温度感测光缆用于温度补偿；所述密集分布式温度感测光缆引至地面，并与光纤解调设备电连接，用于数据测量；
其中光纤光栅应变感测光缆、金属基索状应变感测光缆、密集分布式温度感测光缆布设在钢筋笼上之后使用混凝土浇筑钢筋笼，形成地连墙；
其中所述光纤光栅应变感测光缆包括光纤，所述光纤的***紧密排列金属加强件，所述金属加强件的***套接护套。在地面完成光缆的串接。
2.根据权利要求1所述的基坑及周边水平位移的分布式光纤传感监测***，其特征在于：所述光纤光栅应变感测光缆、金属基索状应变感测光缆、密集分布式温度感测光缆布设后的截面为U型结构。
3.根据权利要求1所述的基坑及周边水平位移的分布式光纤传感监测***，其特征在于：所述金属加强件的材质为铝合金。
4.根据权利要求1所述的基坑及周边水平位移的分布式光纤传感监测***，其特征在于：所述护套的材质为PVC、EVC中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的基坑及周边水平位移的分布式光纤传感监测***，其特征在于：所述金属加强件的直径大于或者等于光纤的直径。
CN201911040735.6A 2019-10-30 2019-10-30 一种基坑及周边水平位移的分布式光纤传感监测*** Pending CN110714489A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911040735.6A CN110714489A (zh) 2019-10-30 2019-10-30 一种基坑及周边水平位移的分布式光纤传感监测***

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911040735.6A CN110714489A (zh) 2019-10-30 2019-10-30 一种基坑及周边水平位移的分布式光纤传感监测***

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110714489A true CN110714489A (zh) 2020-01-21

Family

ID=69213473

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911040735.6A Pending CN110714489A (zh) 2019-10-30 2019-10-30 一种基坑及周边水平位移的分布式光纤传感监测***

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110714489A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112697997A (zh) * 2020-12-09 2021-04-23 南京大学 基于分布式光纤应变传感的边坡状态反演方法
CN112761195A (zh) * 2021-01-18 2021-05-07 中铁五局集团第五工程有限责任公司 一种基坑混凝土梁支护体裂纹监测装置及其监测方法
CN113026829A (zh) * 2021-03-09 2021-06-25 南京大学 基于密集分布式光纤光栅温度传感技术的灌注桩完整性检测装置及方法
CN113216207A (zh) * 2021-05-14 2021-08-06 中铁一局集团(广州)建设工程有限公司 一种地下连续墙后装光纤监测装置及施工方法
CN113503163A (zh) * 2021-07-22 2021-10-15 苏州大学 一种用于盾构破除地下连续墙施工变形的监测方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10311813A (ja) * 1997-05-12 1998-11-24 Takenaka Komuten Co Ltd 基礎杭の損傷を地表面から検知する方法及びその方法に使用される装置
CN103758160A (zh) * 2014-01-09 2014-04-30 华中科技大学 一种超深地下连续墙变形自动实时监测装置及其工作方法
CN104482855A (zh) * 2014-11-19 2015-04-01 河海大学 基于光纤光栅的基坑滑动面位置监测方法
CN105780752A (zh) * 2016-03-24 2016-07-20 河海大学 一种基坑围护结构水平位移分布式光纤监测方法
US20170362792A1 (en) * 2016-06-21 2017-12-21 PoweChina Huadong Engineering Corporation Limited Test method for friction resistance at inner and outer sidewalls of pipe pile

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10311813A (ja) * 1997-05-12 1998-11-24 Takenaka Komuten Co Ltd 基礎杭の損傷を地表面から検知する方法及びその方法に使用される装置
CN103758160A (zh) * 2014-01-09 2014-04-30 华中科技大学 一种超深地下连续墙变形自动实时监测装置及其工作方法
CN104482855A (zh) * 2014-11-19 2015-04-01 河海大学 基于光纤光栅的基坑滑动面位置监测方法
CN105780752A (zh) * 2016-03-24 2016-07-20 河海大学 一种基坑围护结构水平位移分布式光纤监测方法
US20170362792A1 (en) * 2016-06-21 2017-12-21 PoweChina Huadong Engineering Corporation Limited Test method for friction resistance at inner and outer sidewalls of pipe pile

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
索文斌等: "深基坑支护桩布里渊光时域分布式监测方法研究", 《高校地质学报》 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112697997A (zh) * 2020-12-09 2021-04-23 南京大学 基于分布式光纤应变传感的边坡状态反演方法
CN112761195A (zh) * 2021-01-18 2021-05-07 中铁五局集团第五工程有限责任公司 一种基坑混凝土梁支护体裂纹监测装置及其监测方法
CN113026829A (zh) * 2021-03-09 2021-06-25 南京大学 基于密集分布式光纤光栅温度传感技术的灌注桩完整性检测装置及方法
CN113026829B (zh) * 2021-03-09 2022-05-03 南京大学 基于密集分布式光纤光栅温度传感技术的灌注桩完整性检测装置及方法
CN113216207A (zh) * 2021-05-14 2021-08-06 中铁一局集团(广州)建设工程有限公司 一种地下连续墙后装光纤监测装置及施工方法
CN113216207B (zh) * 2021-05-14 2022-05-10 中铁一局集团(广州)建设工程有限公司 一种地下连续墙后装光纤监测装置及施工方法
CN113503163A (zh) * 2021-07-22 2021-10-15 苏州大学 一种用于盾构破除地下连续墙施工变形的监测方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110714489A (zh) 一种基坑及周边水平位移的分布式光纤传感监测***
CN106442541B (zh) 一种基于长标距光纤光栅传感器的索结构监测方法
KR100943166B1 (ko) 광섬유 변위계 및 이를 이용한 사면 안전 감시 시스템
CN103215974B (zh) 基于分布式光纤传感技术的基桩挠度量测方法
CN101435779B (zh) 基于光纤布里渊传感的智能钢绞线及其制备与全尺度监测方法
CA2989301C (en) Method for measuring the displacement profile of buildings and sensor therefor
CN103411713B (zh) 大量程基于光纤光栅传感技术的钢筋锈蚀监测传感器
CN110082023A (zh) 一种索力实时监测装置和监测方法
CN210981177U (zh) 一种适用于隧道的智能土工格栅及其监测***
CN101526409B (zh) 基于光纤应变传感的超大索力自感知智能缆索及测量方法
CN110274715A (zh) 一种预应力损失检测方法
JP2009020016A (ja) 光ファイバセンサケーブル
CN205352597U (zh) 一种桥梁永存预应力检测装置
CN109958056A (zh) 智能拉索、智能拉索制备方法以及智能拉索安全状态检测方法
Tee et al. Load test performance of bored pile with distributed fibre optic strain sensing
CN207215329U (zh) 一种微型钢管桩桩身应力测试装置
CN210268626U (zh) 一种基于光纤光栅全方位监测桩身的高精度测斜杆
Mohamad et al. Bending characteristics of prestressed high strength concrete (PHC) spun pile measured using distributed optical fibre strain sensor
Zhang et al. Evaluation of fibre optic sensors for structural condition monitoring
CN210177368U (zh) 一种智能拉索及纤维增强光纤拉筋
CN114382115A (zh) 一种大直径桩自反力检测装置的位移测试***及检测方法
CN112632676A (zh) 一种混凝土大坝应力梯度监测方法
CN207197706U (zh) 一种纯拉伸应变光纤光栅传感器
RU135809U1 (ru) Устройство для контроля грунта
CN113702158B (zh) 嵌岩管桩水平加载p-y曲线法数据精确采集方法及装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20200121