BOTDR光纤在钻孔灌注桩中的应用.pdf

《BOTDR光纤在钻孔灌注桩中的应用.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第37卷第7期建筑技术开发Vo1．37，No．72010年7月BuildingTechniqueDevelopmentJu1．2010BOTDR光纤在钻孔灌注桩中的应用吴秀珍(上海岩土工程勘察设计研究院有限公司，上海200060)[摘要]结合某工程大直径、后注浆超长桩现场静载荷试验，采用BOTDR分布式光纤测量技术，跟踪测量静载荷试验中桩身应变分布，确定不同荷载下桩身轴力及桩侧摩阻力、桩端阻力的分布情况。分布式应变采样点最小间距为5cln。测试结果表明，分布式光纤传感器具有较高的测量精度，分布式光纤测量技术相对于传统钢筋应力计方法可以得到更精细的试验数据，为设计提供更丰富的信息。[关键词]

2、地基基础工程；BOTDR；桩；桩侧阻力[中图分类号]TU473．1[文献标志码]B[文章编号]1001—523X(2010)07—0025—04作为非挤土桩的钻孔灌注桩具有承载力高、噪音小、施了分析。工时对周围环境影响小且不存在沉桩困难可制成超长大直1BOTDR技术简介径桩等优点，随着高层及超高层建筑的Et益增多，其在高层1．1BOTDR的测试原理建筑桩基工程中的应用也越来越在高边广泛。如目前上海BOTDR(BrillouinOpticalTimeDomainReflectometry)是正在建造中的虹桥机场扩建工程及上海中心等大型项目，都指布里渊光时域反射技术，利用分析光纤中背向散射光的

3、采用的是超长大直径钻孔灌注桩。对于此类意义重大的工方法测量光纤传输损耗和各种结构缺陷引起的结构性损程，工程技术人员有必要了解桩身的应力状态及其分布，了耗，通过显示损耗(散射)与长度的关系来测量外界信号场解桩身轴力的传递机理与桩侧摩阻力的分布，从而把握桩分布于光纤上的扰动信息。布里渊散射是光波在光纤中传身周边土体摩阻力的发挥情况，为设计提供更加可靠的设播并与光纤中的声学声子相互作用而产生，它同时受应变计依据。目前工程上我们常用的用于监测桩身应力应变的和温度的影响，当光纤沿线的温度发生变化或者存在轴向测力计为传统的振弦式钢筋应力计。但此应力计为一个应应变时，光纤中的背向布里渊散射光的频率相对于

4、注入的脉力计一根导线且仅测一个点的应力。如测点多，那么就存冲光频率将产生漂移，频率的漂移量与光纤所受的轴向应变在线多且重，在引至地面时存在很大困难。故测点数量受和温度的变化呈良好的线性关系，因此通过测量光纤中的背到很大限制，无法得到桩身的分布式应力状态。近年来，应向布里渊散射光功率和频率漂移量，就可以得到光纤沿线温用光纤传感技术监测桩身应力和应变状态，越来越受到工度和应变的分布信息。BOTDR的应变测量原理如图程界的重视，并开始得到一定的应用。这是因为，光纤传感1所示器具有许多优点，如良好的耐久性、抗腐蚀、抗电磁干扰，适合于在恶劣环境中长期工作等，尤其是其采样点最小间距为5ca，且埋设方便

5、等优点在桩身应力应变测试中很受欢迎。因此研究如何将光纤传感技术更好地应用于钻孔灌注桩桩身应力测试中具有重要的意义。BOTDR是布里渊光时域反射计(Brillouinoptictimedomainreflectometer)的简称，其基本原理是利用传感光纤中的自然布里渊散射光的频移变化量与光纤所受的轴向应变之间的线性关系，得到光纤的轴向应变。我国自2001年由南京大学地球环境计算工程研究所从日本引进这一技术后开展了一系列的试验图1BOTDR的应变检测示意研究，并先后承担了几个重大隧道工程的分布式应变监测如上所述，为了得到光纤沿线的应变分布，BOTDR需项目，取得了一系列成果。本文在2根钻孔灌

6、注桩桩身中要得到光纤沿线的布里渊散射光谱，也就是要得到光纤沿铺设了传感光纤，应用BOTDR技术实现同时对桩身多个断线的分布。BOTDR的测量原理与OTDR(OpticalTime—面在各级荷载作用下的应变状态监测，并对试验结果进行DomainReflectometer)技术很相似，脉冲光以一定的频率自光纤的一端入射，入射的脉冲光与光纤中的声学声子发生收稿日期：2010—04—15作者简介：吴秀珍(1977-)，女，福建建瓯人，毕业于同济大学，本科相互作用后产生布里渊散射，其中的背向布里渊散射光沿工程师，现从事建设工程的质量检测工作。光纤原路返回到脉冲光的入射端，进入BOTDR的受光部和25

7、第7期吴秀珍：BOTDR光纤在钻孔灌注桩中的应用第37卷信号’处理单元，经过一系列复杂的信号处理可以得到光纤式中——断面至i+1断面之间在第级荷载量下的桩侧沿线的布里渊背散光的功率分布，如上图中(B)所示。发摩阻力(kPa)(按均布计算)；生散射的位置至脉冲光的入射端，即至BOTDR的距离z可P——断面在级荷载量下的轴力(kN)(经过回归分以通过下式计算得到。之后按照上述的方法按一定间隔改析后的数据)；变入射光的频率反复