“分布式光纤”为“高边坡稳定性监测”提供新的技术方案

边坡稳定性观测是为判明各种工程的边坡或自然边坡的稳定性而进行的测量工作。在露天矿开采过程，需按规定周期对采场的边坡进行变形观测，以对其稳定性作出评估。边坡的稳定性受到边坡体的地质、水文、地形等条件以及工程建设等多种因素的影响，尤其是工程建设对边坡,主要是坡脚的破坏，使得边坡原有的保持边坡稳定的支撑力受到破坏，从而引起边坡体的移动，甚至引起滑坡。为保障建、构筑物和人民生命财产的安全，对边坡支护和治理工程的效果提供技术依据，必须进行边坡体稳定性的变形监测。

近期，南京大学和南京法艾博光电科技有限公司合作的《基于框架梁耦合的分布式光纤在深路堑高边坡稳定性监测技术应用研究》项目通过江苏省交通运输厅组织的项目验收委员会的验收和鉴定。该项目研发成果为边坡监测提供了新的技术方案，拥有广阔的前景及应用推广价值，具有显著的系统性和实用性，总体处于国际先进水平。

分布式光纤传感器是采用独特的分布式光纤探测技术，对沿光纤传输路径上的空间分布和随时间变化信息进行测量或监控的传感器。它将传感光纤沿场排布，可以同时获得被测场的空间分布和随时间的变化信息，采用先进的otdr技术和ofdr技术，探测出沿着光纤不同位置的温度和应变的变化，实现真正分布式的测量。 　micron optics温度测量原理是基于raman散射效应的分布式温度传感系统;应变测量原理是基于brillouin散射的分布式温度和应变传感系统，它可以同时测量温度和应变。

监测系统的功能主要依靠监测技术来实现。系统的可靠性很大程度上取决于监测仪器的可靠性。 所以建立监测系统时首先要了解当前监测技术的发展状况,选择合适的仪器,必要时可研制适用仪器,提高监测技术水平。

由于岩土工程的地质条件和工程条件的复杂性,为了满足具体工程的不同要求,人们对监测技术的发展极其重视。监测仪器种类繁多,从功能上看,监测仪器分为位移监测、动态监测、应力监测以及地表水和地下水监测。原理上看,分为机测、电测和光学测量等类型。从读数方法上看,主要有接触测量、有线遥测和无线遥测三种。

监测信息快速反馈分析技术

监测系统建立的目的,主要是获取被测边坡所处状态的信息,并在获取信息后分析边坡的稳定状况,了解边坡在被施加控制(包括开挖、排水和喷锚等) 后的反应,为下一步的控制作出决策。 因此,信息反馈的速度和质量决定了监测系统的效益。 为了提高监测系统的效益,必须研究信息快速反馈分析技术,提高反馈的速度和质量。 监测信息的快速反馈分析,依赖于四方面技术的提高,即监测信息获取速度的提高、监测信息管理水平的提高、监测信息分析水平和速度的提高以及监测反馈水平和速度的提高。

1、监测信息获取技术

传统的监测信息获取主要依赖于手工监测,获取速度慢。 随着测量技术的不断发展,自动监测已逐渐成熟起来,使监测信息获取的速度和质量的提高成为可能。 许多大型边坡已开始部分或全部使用自动监测。考虑到经费的限制,可以选择一些关键点进行自动监测,提高监测信息获取的速度和质量。

2、监测信息管理技术

传统的监测信息管理是靠人工管理、分散储存。 数据管理效率低,数据中的错误不能及时校正,不利于监测信息的有效分析。 建立监测信息管理系统能使监测信息集中管理、及时校正,为及时分析提供方便。

3、监测信息快速分析技术

传统的监测信息分析要经过数据收集、向上报告、专家分析、向下传达的复杂过程,分析周期长,难以充分发挥监测系统的效用。 建立与监测信息管理系统相连接的监测信息分析系统,特别是利用可视化技术建立的分析系统,能使数据分析快速、直观,具有很高的分析效率。

4、监测信息快速反馈技术

监测的主要目的是通过获取的边坡监测信息,反馈边坡的稳定状况, 帮助工程师修改设计和指导施工。传统的手工式预报和专家组讨论的方法很难达到及时反馈。

新闻来源:南京大学光通信工程研究中心