基于OFDR的斜滑坡體應(yīng)力分布傳感系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、我國山區(qū)面積分布較廣，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，受到地震、暴雨以及人為因素等影響，極易發(fā)生滑坡災(zāi)害。目前，國內(nèi)外還沒有一種能夠同時實現(xiàn)長距離、高空間分辨率、高靈敏度、響應(yīng)時間快的可用于斜滑坡、水利水電大壩工程等巖土工程領(lǐng)域的分布式應(yīng)力監(jiān)測儀器。本文基于分布式光纖傳感技術(shù)中的光頻域反射(OFDR，Optical Frequency Domain Reflectometry)技術(shù)和滑坡的失穩(wěn)判據(jù)，針對增加OFDR測量距離和橫向及軸向應(yīng)力的測量等方面，提

2、出了一種適用于斜滑坡體應(yīng)力監(jiān)測的分布式傳感系統(tǒng)方案。同時，在實驗室條件下搭建了基于 OFDR的分布式應(yīng)力傳感系統(tǒng)，通過不同的方式分別對光纖中的橫向和軸向應(yīng)力進行了測量。
　　本論文的主要研究內(nèi)容如下：
　　1、從滑坡穩(wěn)定性分析著手，研究了斜滑坡體內(nèi)部應(yīng)力情況。通過對模型的分析表明，滑坡的安全系數(shù)與其內(nèi)部應(yīng)力相關(guān)，因此可利用光頻域反射應(yīng)力傳感技術(shù)對斜滑坡體進行監(jiān)測。基于光頻域反射的基本理論，建立了OFDR拍頻信號模型，并對系統(tǒng)

3、測量距離和空間分辨率進行了分析。研究了利用光纖中的彎曲損耗理論和瑞利散射傳感理論進行應(yīng)力測量的方法。
　　2、對系統(tǒng)中光源非線性效應(yīng)的補償進行了研究。首先分析了光源非線性效應(yīng)的產(chǎn)生和影響。針對光源非線性效應(yīng)的補償，本文引入了重采樣和去斜濾波器兩種算法，并在不同的測試距離、不同非線性效應(yīng)大小等條件下，對兩種算法進行了仿真和分析。結(jié)果表明：重采樣方法在測試距離較短時能獲得很高的空間分辨率，但不適用于長距離測量，而基于去斜濾波器的補償方

4、法在長距離測試中更具優(yōu)勢。
　　3、搭建了基于OFDR的分布式應(yīng)力傳感實驗系統(tǒng)，實現(xiàn)長距離的光纖鏈路測量，在1807.5m的測量長度下獲得了13.3cm的空間分辨率。同時，分別對光纖中的橫向應(yīng)力和軸向應(yīng)力進行了實驗研究。測量了從5kg到77.5kg(0.046Mpa到0.706Mpa)范圍內(nèi)不同大小的橫向應(yīng)力，分析得到瑞利散射強度差隨應(yīng)力的增加而增加。對于軸向應(yīng)力，測量范圍為4.2-59.65g（0.838Mpa-11.906Mp