15-基于光纤传感技术的桩基分布式检测技术研究
光纤传感技术在桩身内力测试中的应用
科技风 "#$% 年 " 月
光纤传感技术在桩身内力测试中的应用
张明峻
中国电力工程顾问集团中南电力设计院有限公司!湖北武汉!&'%%#$
摘4要介绍了布里渊光时域反射计的传感原理结合实例对分布式光纤传感技术的测试结果进行分析并与振弦式钢筋计 检测结果进行对比结果表明使用分布式光纤传感技术可获得桩身轴力侧摩阻力及桩端阻力的分布特征相对于振弦式钢筋 计具有分布式长距离耐久性好成活率高抗干扰强和与被测物协调性能好等优点可作为一种新型的分布式桩基检测技术加 以推广
在桩身侧面画线开槽槽规格以满足光纤可完整埋入为准 将
光纤顺直埋入槽内定点固定然后用高强胶剂封槽
3&) 各土层侧摩阻力
图 $ <d)n桩静载各土层摩阻力发挥图 #&
44桩身侧摩阻力按土层进行计算在同一土层的桩身上取各 点间小段利用上文轴力计算方法该小段内侧摩阻力然后根 据各土层侧摩阻力区土层内各小段侧摩阻力平均值 从图 $ 可以 看 出 随 着 荷 载 的 增 大 桩 侧 摩 阻 力 随 着 增 大 其 中 ( 2)D=% 基桩贯穿的地层依次为$ 层
填土) 层粉砂(2$ 层粉质粘土(2) 层粘土(2( 层粉
质 粘 土 3 层 细 砂 试 验 采 用 堆 载 法 进 行 加 载 级 差
为 )?%.H
3&$ 光纤埋设
本次光纤的铺设以桩身混凝土为载体 试桩桩材进场后
按下式计算
G 1 !" 1 "3@"H
其中;,为桩身混凝土的弹性模量@为桩身截面面积
基于分布式光纤传感的桩基检测技术研究
基于分布式光纤传感的桩基检测技术可行性研究报告项目名称：基于分布式光纤传感的桩基检测技术研究For personal use only in study and research; not for commercial use项目类别：新技术研究与开发委托单位：武汉市城市建设投资开发集团有限公司For personal use only in study and research; not for commercial use中铁大桥勘测设计院有限公司申报单位：华中科技大学编写单位：华中科技大学编写时间：2013年1月16日基于分布式光纤传感的桩基检测技术研究一、项目研究的意义、目的和国内外发展概况1.1项目研究的意义、目的桩基是大型构筑物的重要组成部分，是涉及工程安全问题的结构中占主导地位的构件之一。
一旦基础失效，势必造成整体建筑物破坏。
因此，桩基检测是整个建筑结构安全、稳定的保障。
桩基检测是对单桩承载力和桩身质量等进行全面评价的重要措施，是确认桩基工程合格的重要环节，同时也是对不合格桩进行补强或返工的依据。
因为桩基是隐蔽工程，发现其缺陷，以及其后的处理都有难度，因此，在桩基设计前要进行必要的试验，施工后都需要检测。
传统的桩基检测，主要基于声波的反射原理，以及静态载荷下沉降率的研究。
其特点是在时间上不具有连续观测的可行性。
因此，分布式光纤传感器观测手段是桩基检测技术的革命性进展。
本课题研究目的是确定分布式光纤传感在桩基检测中的理论计算基础，使智能FRP筋优良检测性能在桩基检测中充分发挥，其检测原理是基于布里渊散射机理的PPP-BOTDA分布式光纤传感技术。
分布式光纤检测技术广泛用于大型重要构筑物（机场、桥梁和隧道等）的温度、变形检测，较之发展较快的光栅光纤，分布式光纤具有更好的应用功能。
光栅光纤是准分布式的，在一条线路上一般只能布设8-9个观测点；而分布式光纤可以在空间上连续检测每一个点，空间分辨率可以达到10cm，温度测量精度达到0.1度，应变测量统计精度达到2.4微应变，而智能筋较分布式光纤，在实际施工中，智能筋检测施工要求更简单，智能筋内的传感光纤由于复合材料的保护，其耐久性更好。
基于光纤传感技术的桩基检测应用研究
基于光纤传感技术的桩基检测应用研究
孙银旭;解明侠
【期刊名称】《军民两用技术与产品》
【年(卷),期】2018(000)002
【摘要】桩基工程属地下隐蔽工程,施工程序复杂、施工难度大、技术要求高,工程质量往往不容易控制,常常会有断桩、缩颈、混凝土强度偏低、夹泥或离析等各种安全隐患发生.因此,为了保证桩基工程的质量,进行桩基检测是相当重要的.基于此,文章首先介绍了光纤传感技术的概念与分类,然后就光纤传感技术在桩基检测中的应用进行研究.
【总页数】1页(P237)
【作者】孙银旭;解明侠
【作者单位】沈阳中建东设岩土工程有限公司,沈阳 110056;沈阳中建东设岩土工程有限公司,沈阳 110056
【正文语种】中文
【相关文献】
1.基于全分布式光纤传感器测试设备的准分布式光纤传感器的应用研究 [J], 孙光东
2.基于全分布式光纤传感器测试设备的准分布式光纤传感器的应用研究 [J], 孙光东
3.基于白光干涉原理的光纤传感技术——Ⅶ．基于环形拓扑的白光干涉光纤传感器网络 [J], 苑立波;
4.基于分布式光纤传感技术的电缆故障定位技术开发及应用研究 [J], 宾世杨; 林丽娟; 程乐; 韦焕林
5.分布式光纤传感技术在岩溶段桩基检测中的应用研究 [J], 姚正斐
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
分布式光纤传感技术在桩基测试中的应用
分布 式光纤传 感技 术在桩 基 测试 中的应 用
余 小奎
（ 华东 电力设计院，上海 ２０ ６ ） ００ ３
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｈ ｓｉ ｇ ｏ ｌｓＢａ ｅ ｓ ａ ｃ ｎ ｔ ｅ Ｔｅ ｔｎ ｆＰｉ ｓ ｄ ｅ
Ｏ ｓｒｂ ｔｄ Ｏｐ ｉａ ｉ ｅ ｏ ｉｏ ｎ ｅ ｓｎ ｃ ｎ ｑ ｅ ｎ Ｄｉｔ ｉ ｕ ｅ ｔ ｌＦ ｂ ｒ Ｍ ｎ ｔ ｒ ｇ Ｓ ｎ ｉ ｇ Ｔｅ ｈ ｉ ｕ ｃ ｉ
摘 耍： 布里 渊光 时域反射计 （ Ｏ Ｄ ） 是近年 来 国际上研 发 成功 的一项新 型 的分布式 光 电传感 技 术 ， ＢＴ Ｒ
该技术已开始广泛地应用于结构体的温度 、 应变、应力测试。本文介绍了将这一技术应用于 Ｐ Ｃ管桩和 Ｈ
钻孑灌注桩试 桩中桩身轴力分布 、 Ｌ 侧摩 阻力分 布及 桩端 阻力 等测试 的两个 实例 。实践 表明 ：基 于 Ｂ Ｔ Ｒ ＯＤ
ｐｌｓｂ ￣ｄ ｏ ＯＴ ｒ ｉｐａ ｅ ． ｅａｈｅ ｅ ｎｓｄ ｍｏ ｓｒｔ ａ ｌ ＯＴ ｓａｆａｉｌ ａ ｄｐ ｗｅｆ ｌｅ ｈ ｉ ａｅ ｎＢ ＤＲ ａｅｄｓ ｌｙ Ｔｈ ｃ ｉｖ ｍｅ ｔ ｅ ｎ ｔａｅｔ ｔ Ｉ Ｂ ＤＲ ｉ ｅｓｂｅ ｎ ｏ ｒｕ ｅ ． ｅ ｄ ｈ ｔｅ ｔ ｎｑ ｅｆｒｔｅ ｓ ａｎ ｍｅ ｓ ｒｍｅ ｔａ ｄｈ ａｔ ｉｇ ｏｉ ｆ山ｅｔｓｉｇｐｌ． ｉｕ ｏ ｔ ｉ ａ ｕｅ ｎ ｎ ｅ ｌ ｄａ ｎ ｓｓｏ ｈ ｒ ｈ ｅ ｔ ｉ ｎ ｅ
了桩身应力测试。另 外 ，在许多 工程桩施工 中
遇到桩身破坏 的现象 ，为准确确定破坏 位置和
基于分布式光纤的桥梁深水桩基钢板桩围堰监测技术
基于分布式光纤的桥梁深水桩基钢板桩围堰监测技术作者：***来源：《西部交通科技》2023年第08期摘要：文章基于分布式光纖监测手段，对桥梁深水基础钢板桩围堰进行受力和变形分析。
结果表明：钢板桩桩身应力、应变、弯矩和挠度随着开挖深度的增加而逐渐增大，且在内支撑和开挖面附近出现转折点，峰值出现位置逐渐向桩身下面转移；围堰开挖施工完成后，应变、应力、弯矩和挠度峰值均没有超过规范允许或者材料允许的承受能力；分布式光纤可以为深水桩基围堰提供更加精确可靠的数据，确保施工过程安全。
关键词：分布式光纤监测；深水桩基；钢板桩围堰；受力变形中图分类号：U443.16+2A4915430引言随着交通运输事业的蓬勃发展，我国已经完成或者正在进行许多大跨径桥梁的规划和建设。
在大跨径桥梁的施工过程中，往往需要采用大量形式复杂且体积巨大的桥墩桩基础，在深水中进行桥墩基础建设则需要借助于一些特殊结构。
当前大部分深水桥梁桩基础采用钢围堰作为辅助结构，该结构具有强度高、防水性好、经济效益好、可循环重复使用等优点，其中钢板桩围堰是最常用的一种型式［1-4］。
由于钢板桩围堰特殊的施工环境，在水位变动频繁河道的施工安全稳定是比较难控制的，钢板桩围堰一旦出现安全事故，就会造成较大的人员伤亡和经济损失，因而需要做好桥梁桩基钢板桩围堰施工的全过程监测，但是我国对于钢围堰结构施工监测仍处于摸索阶段，当前常用的一些传统监测方法存在测量范围较小、耐久性和长期稳定性都较差等缺陷，对于深水钢板桩围堰这一长期工作量巨大、范围广、要求高和施工周期长的工程不是很适用，因而急需寻找一种更加可靠的监测手段来替代原有监测技术。
分布式光纤传感技术作为一种新型传感技术，具有寿命高、精度好、灵敏度佳、耐久性好、抗干扰能力强等诸多优点，在交通、水利、建筑、油气、矿业等领域得到越来越广泛的应用［5-7］。
本文基于分布式光纤监测手段，对桥梁深水基础钢板桩围堰不同施工阶段进行受力变形监测分析，以期能为分布式光纤在深水桥梁桩基钢板桩围堰变形监测的应用提供借鉴。
分布式光纤监测在桩基内力测试中的应用
分布式光纤监测在桩基内力测试中的应用发布时间：2022-07-27T03:14:48.219Z 来源：《中国建设信息化》2022年3月6期作者：吴振波1 马越涛2[导读] 随着光纤传感技术的蓬勃发展，该技术相比传统的试验手段在岩土工程监测、原位试验等工程领域中更具优势吴振波1 马越涛2（1.杭州市勘测设计研究院有限公司，浙江杭州 310012 2 王江泾镇人民政府，浙江嘉兴 314016）摘要：随着光纤传感技术的蓬勃发展，该技术相比传统的试验手段在岩土工程监测、原位试验等工程领域中更具优势。
利用基于光纤布拉格光栅（FBG）的现场静载试验，研究了灌注桩在软土地区中的桩身应变分布和内力传递情况，试验结果表明：单桩承载力满足工程设计要求，桩身侧摩阻力发挥主要作用，所有地层桩身侧摩阻力均有发挥，其中粉质粘土和中风化凝灰岩地层发挥主要作用，桩身稳定。
试验结果对杭州市地区灌注桩设计和施工有一定参考价值。
关键词：钻孔灌注桩；光纤布拉格光栅（FBG）；承载性能；侧摩阻力1引言光纤传感技术是二十世纪八十年代伴随着光导纤维及光纤通讯技术的发展而迅速发展起来的一种以光为载体，光纤为媒介，感知和传输外界信号的新型传感技术。
目前研制成功的光纤传感器可以实现绝大部分物理量的监测，包括应变、温度、振动、位移、压力、、光强等，已广泛地应用于航空航天、国防军事、土木等众多领域，表现出众多优势。
其中光纤布拉格光栅（FBG）在灌注桩、PHC管桩原位测试中具备显著优势[1-3]，朴春德等[4]验证了长距离光纤监测技术的优势，对比传统的钢筋计和土压力盒，分布式光纤传感技术更加可靠。
杜鸿等人[5]通过光纤监测技术分析了大直径抗滑桩的受力特征，现场监测数据得到的滑动面与勘察所得一致，监测数据有效、可信。
崔永亮等人[6]利用光纤监测技术和数值模拟方法研究了在海洋环境下大直径变截面钢管复合桩承载性状变截面可改善桩基承载性能。
本文通过在灌注桩主筋处预埋FBG光纤传感器，在试验场地中进行静载试验，基于现场测试结果研究了桩基承载力和桩侧摩阻力的变化规律。
分布式光纤传感技术在结构应变及开裂监测中的应用研究
分布式光纤传感技术在结构应变及开裂监测中的应用研究分布式光纤传感技术在结构应变及开裂监测中的应用研究引言：在建筑结构应变及开裂监测中，传统的监测方法往往仅能对局部区域进行监测，并且需要大量传感器分布在不同位置上，增加了监测和维护的成本。
分布式光纤传感技术的出现，通过将光纤作为传感器进行布置，实现了对整个结构的应变及开裂监测，从而提高了监测的精确度和可靠性。
本文将重点研究分布式光纤传感技术的原理、应用和发展，并且通过实验验证了其在结构应变及开裂监测中的应用效果。
一、分布式光纤传感技术原理分布式光纤传感技术利用光纤中的拉曼散射效应或布里渊散射效应来实现对结构应变及开裂的监测。
其中，拉曼散射效应是通过测量光纤方向上的散射光强变化来获得结构应变信息，而布里渊散射效应是通过测量光纤中的声子振动来获得结构应变及开裂信息。
二、分布式光纤传感技术的应用1. 结构应变监测：通过将光纤沿结构布置，并进行激光信号的传输与接收，可以实时获得结构各点处的应变信息。
与传统传感器相比，分布式光纤传感技术具有布置方便、覆盖范围广等优势，可以全面监测结构的应变状态，提前发现潜在问题，并采取相应的维护措施，保证结构的安全性和稳定性。
2. 结构开裂监测：分布式光纤传感技术可以通过监测光纤中声子振动的变化来判断结构是否存在裂纹。
当结构发生开裂时，声子振动频率会发生变化，通过对光纤中信号的分析，可以准确地判断结构的开裂情况和位置。
这种方法具有实时性强、精度高等优点，可以及时发现结构开裂问题，避免潜在的安全隐患。
三、分布式光纤传感技术在实验中的应用验证为了验证分布式光纤传感技术在结构应变及开裂监测中的应用效果，我们设计了一系列实验。
首先，在实验室条件下搭建了一个模拟的混凝土结构，并在结构上布置了光纤传感器。
然后，通过人工施加应变和开裂，记录分布式光纤传感器获得的数据。
最后，对数据进行分析，验证该技术在结构应变及开裂监测中的准确性和可靠性。
分布式光纤传感技术在预制桩基桩内力测试中的应用
─────── 基金项目：国家自然科学基金项目（40702045）；国家教育部重点项目 （01086） 收稿日期：2008–04–03
912
岩土工程学报
2009 年
在灌注桩测试中的应用分析，该技术不仅能对桩身内 力进行测试，还可通过应变分布特征和多组测线间的 应变对桩身的质量进行检测判断，有着许多传统应变 应力计无法比拟的优势[5-6]。南京大学光电传感工程监 测中心针对如何采用分布式光纤技术测试预制桩的内 力，进行了大量现场试验研究，取得了许多成功经验， 部分成果在“灌注桩基础分布式光纤传感检测方法与 系统”和“预制桩损伤分布式光纤检测方法和系统” 国家发明专利书中有所体现[7-8]。本文对这一方面作比 较详细的介绍，并将展示笔者一些最新的研究成果和 认识。
Application of distributed optical fiber sensing to testing inner force of prefabricated piles
WEI Guang-qing1，SHI Bin1，JIA Jian-xun2，HU Sheng1，LI Ke1，ZHANG Dan1
系统的布设和安装，易在类似于预制桩等一些已成型
的结构构件上表面粘贴和浅表埋入。
般由多节桩组成，且施工过程很快，无法做到边施工 边植入光纤，经多次试验摸索一套先分节植入后在施 工中再对接的方法完成传感光纤埋设，如图 1 所示， 其工序如下：
基于后装分布式光纤的高架桥桩基监测技术研究
基于后装分布式光纤的高架桥桩基监测技术研究
胡凤琴
【期刊名称】《公路与汽运》
【年(卷),期】2024(40)2
【摘要】在分析分布式光纤、桩基后装光纤监测原理的基础上,提出一种基于后装分布式光纤的高架桥桩基监测技术。
结合实际工程应用,从预埋超声波检测管、安装布置后装式光纤、分布式光纤熔接与监测方面介绍该监测技术的安装工艺;以广州某高架桥B匝道为例,采用该技术监测承台施工后长短组合桩基、独柱式大悬臂桥墩施工后长短组合桩基的轴力和变形,并与传统监测方法进行经济效益对比。
结果表明,该技术的监测成本低,具有良好的推广应用前景。
【总页数】4页(P126-129)
【作者】胡凤琴
【作者单位】中铁二十二局集团市政工程有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】U446.2
【相关文献】
1.基于分布式光纤测温系统的油罐监测技术研究
2.基于分布式光纤传感的轨道板上拱监测技术研究
3.基于光纤分布式声波传感的架空输电线路外破隐患监测技术研究
4.基于分布式应变光纤的运营公路隧道健康监测技术研究
5.基于分布式光纤的桥梁深水桩基钢板桩围堰监测技术
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
分布式光纤传感技术在钻孔灌注桩检测中的应用
第30卷 第7期 岩 土 工 程 学 报 Vol.30 No.7 2008年 7月 Chinese Journal of Geotechnical Engineering July, 2008 分布式光纤传感技术在钻孔灌注桩检测中的应用朴春德，施 斌，魏广庆，朱友群，张 丹(南京大学光电传感工程监测中心，江苏 南京 210093)摘 要：布里渊光时域反射计（BOTDR）是近年来国际上研发成功的一项新型的分布式光电传感技术，该技术已开始广泛地应用于结构体的温度、应变、应力检测。
尝试将这一技术应用于钻孔灌注桩试桩中桩身轴力分布、侧摩阻力分布及桩端阻力等的检测；研发了一套传感光纤的埋设工艺；提出了一种基于小波分析和移动平均法的BOTDR检测数据频谱处理方法；通过一个工程实例对这一技术应用于钻孔灌注桩检测的可行性进行了论证。
研究结果表明：基于BOTDR 光纤传感技术的钻孔灌注桩桩基分布式检测是一个十分有效的方法，它与传统的钢筋计、土压力盒等点式检测技术相比，具有分布式、一端检测、不需回路、长距离、耐久性好、成活率高、抗干扰强和与被测物协调性能好等优点，可作为一种新型的分布式桩基检测技术加以推广。
关键词：钻孔灌注桩；BOTDR；分布式检测；数据处理；传感光纤中图分类号：TU473 文献标识码：A 文章编号：1000–4548(2008)07–0976–06作者简介：朴春德(1979–)，男，博士研究生，从事岩土工程分布式监测与诊断研究。
E-mail: piaochunde@。
Application of distributed fiber optic sensing techniques inbored pile detectionPIAO Chun-de, SHI Bin, WEI Guang-qing, ZHU You-qun, ZHANG Dan(Center for Engineering Monitoring with Opto-Electronic Sensing, Nanjing University, Nanjing 210093, China) Abstract:The Brilliouin Optical Time Domain Reflectometer (BOTDR) was a new distributed optical-electronic sensing technique successfully developed abroad. It had been widely applied in detecting temperature, strain and stress of the structures.BOTDR was employed to detect the distribution of strain, side friction and tip resistance of the bored piles. The technology embedded on the sensing optical fiber was developed, a spectral processing method of BOTDR detection data was presented based on the wavelet analysis and moving average method, and the feasibility of using BOTDR to detect the bored piles was demonstrated through a practical engineering project. It was indicated that the BOTDR-based distributed detection technique for the bored piles was quite effective. Compared with the traditional point-mode monitoring techniques such as strain gauge and earth pressure cell, there were obvious advantages for BOTDR such as distributing, single-end detection, long-distance, durability, high survival rate, strong anti-interference and better coordination, and it was a very potential technique for the pile detection.Key words:bored pile; BOTDR; distributed detection; data processing; sensing optical fiber0 引 言钻孔灌注桩作为一种主要的桩基础型式，其工程质量的优劣直接影响上部建筑物的稳定。
基于分布式光纤传感技术的基坑监测
基于分布式光纤传感技术的基坑监测摘要：随着我国社会经济的快速发展，工业化和城市化建设也不断加快进程，促使基坑建设工程数量日益增加，以往的监测基坑工程技术监测结果与实际相差较大，不能科学准确的基坑开挖工程反映出来。
分布式光纤传感技术与其相比具有较大的优势，例如适用性强、分布式测量、装配便捷以及稳定性好等，能够有效对基坑工程安全进行监测。
文章以分布式光纤传感技术原理入手，对分布式光纤传感技术运用以及基坑工程分布式监测的有效措施进行探究。
关键词：分布式光纤；传感技术；基坑工程；监测1 分布式光纤传感技术原理分布式光纤传感技术是根据布里渊散射光频域技术（Brillouin Optical Frequency Domain Analysis）的一种与传统不同的监测技术，该技术的产生推动着全球传感技术的阶段性发展。
其科学研究了探头的泵浦光传递以及难易程度，达到以检测点位置为基础的传递函数目标，具有两个光纤里的声波以及往反方向传递的光波共同影响，背向散射光将会产生偏移现象，这一现象产生的主要原因是由于光线传感器周围温度差异和变化。
借助光信号的相对位置与变动程度相对比，进而BOFDA分析器能够对复数传递函数展开计算。
同时，复数传递函数利用逆快速傅里叶转化方式进行变换。
如果靠近光纤线路上的随便一个位置产生轻微温度变化或者是轴向应变变化时，都会造成布里渊偏移对应的变化，准备测试物体的温度变更量以及应变变更量与布里渊检测器之间具有紧密相连的线性联系。
因此，运用BOFDA装置检测口测试出的布里渊偏移量能够推测出准备测试物体的温度数值以及应变数值。
由于探测光线和泵浦光线在不同的两侧射进过程中会出现反射现象，在双方中会产生一定程度的频率差，这个频率差就被称作布里渊偏移。
所以，BOFDA与产生变化的位置的间距W可以根据下方公式W＝(1)计算出来。
泵浦光线与探测光线在不同频率下发出的信号程度数值可以通过检测仪明确掌握。
检测仪传输出来的讯号运送到具有光基带运送作用的网络分析器中。
分布式光纤传感技术在结构应变及开裂监测中的应用研究
分布式光纤传感技术在结构应变及开裂监测中的应用研究随着科技的发展和现代化建筑的迅速增长，工程结构安全监测变得尤为重要。
结构应变和开裂监测是其中两个重要的方面，在传统监测方法中往往需要大量传感器的安装才能全面监测结构的变形情况。
然而，传统的监测方法存在着不便、成本高、数据采集麻烦等诸多问题。
为了解决这些问题，并实现对结构应变及开裂的全面监测，分布式光纤传感技术应运而生。
分布式光纤传感技术是一种基于光纤的传感器技术，能够通过一个光纤实现对结构应变和开裂的全面监测。
其原理是通过将感应纤维嵌入到结构中，利用光纤经过激光的激发，在激发点周围形成光纤的延伸区域，并通过反向散射散射的动态光散射信号来实现对结构应变及开裂的监测。
光纤传感技术具有传感范围广、精度高、响应速度快、抗电磁干扰等优点，因此在结构应变及开裂监测领域有着广泛的应用前景。
在结构应变监测方面，分布式光纤传感技术能够实时、连续地监测结构中应变的变化情况。
以桥梁结构为例，通过将光纤嵌入到桥梁梁体内部，可以实时监测桥梁的应变情况。
当桥梁承受荷载时，光纤将感应到应变信号并反馈给中央控制系统，可以通过这些数据判断结构是否存在应变过大的情况，从而及时采取相应的维修措施，确保结构的安全性。
分布式光纤传感技术在结构开裂监测方面同样具有重要的应用价值。
结构开裂是结构承载能力逐渐下降的一个关键因素，通过利用分布式光纤传感技术可以实现对结构开裂的实时监测。
例如，对于混凝土结构，将光纤嵌入到混凝土内部，可以通过监测混凝土中的应变变化来判断结构是否存在裂纹。
当存在裂纹时，光纤将感应到应变信号的变化并及时反馈给中央控制系统，从而及时采取修复措施，防止裂纹继续扩展导致结构损坏。
除了结构应变和开裂监测外，分布式光纤传感技术还可以应用于其他领域，例如地下水位监测、管道泄漏监测等。
在地下水位监测中，利用分布式光纤传感技术可实现对地下水位的实时监测和预警，及时掌握地下水位的变化情况。
基于先进传感技术的桩基础负荷测试与评估
基于先进传感技术的桩基础负荷测试与评估摘要：本文基于先进传感技术，通过静载试验方法系统评估桩基础的负荷性能。
介绍了三种静载试验方法，包括单桩竖向抗压、抗拔、水平试验，探讨了传感技术的选择和原理，以及数据采集与处理方法。
详细阐述了实验设计、实施过程，包括方案设计、参数选取、实验样本选择和试验设备介绍。
在分析和评估阶段，采用合适的方法比较和评估了不同条件下的负荷测试结果。
通过结果解读和讨论，深入剖析了桩基础在各种条件下的性能表现。
通过本文的研究，为桩基础负荷测试与评估领域的发展提供了新的视角。
关键词：桩基础；负荷测试；传感技术；静载试验；数据分析0 引言随着建筑工程的不断发展和复杂化，桩基础的设计与评估显得尤为关键。
在这一领域，传感技术的应用为桩基础负荷测试提供了更为精准和全面的数据，使得对其性能的准确评估成为可能。
因此，本文旨在通过先进传感技术，结合静载试验方法，对桩基础的负荷性能进行深入研究与评估。
1 桩基础负荷测试方法1.1 静载试验方法1.1.1 单桩竖向抗压静载试验单桩竖向抗压静载试验旨在评估桩的竖向抗压承载力是否符合设计要求，按照《建筑地基基础检测规程》DB32/T 3916-2020进行。
采用静载试验方法，加载反力装置为压重平台，通过压力传感器测定油压，位移传感器监测桩的沉降。
全程使用自动采集设备实时上传数据至公司和检测监管系统。
逐级加载方式，每级荷载相对稳定后加下一级，卸载时每级荷载维持20分钟。
试验终止条件包括荷载-沉降曲线出现陡降、桩沉降连续24小时未稳定、桩总沉降量达设计要求。
最终检测报告包括试验方法、数据记录、荷载-沉降曲线、分析判定等详细信息，提供有关桩的竖向抗压承载力数据。
1.1.2 单桩竖向抗拔静载试验单桩竖向抗拔静载试验旨在评估桩在竖向抗拔承载方面的性能，遵循《建筑地基基础检测规程》DB32/T 3916-2020标准。
该试验适用于评估单桩竖向抗拔承载力，可测定抗拔侧阻力或桩端上拔量。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
淮南洛河电厂钻孔灌注桩，试桩测试采用ＢＯＴＤＲ光纤分布式检测技术。按照一定的工 艺预先将传感光纤布设在钻孔灌注桩钢筋笼主筋上，用于检测桩体在各级荷载下的桩身混凝 土应力分布、沿桩身轴力分布、桩侧阻力分布等。
图６为桩体在各级荷载下，基于ＢＯＴＤＲ光纤分布式桩基检测系统得出的桩身轴力分 布图，测试数据经过去噪回归后计算得到各级荷载下桩身在相应土层处的摩阻力值。
日本等发达国家引进的一种新型的预制管桩，大量应用于软土等不良地基地区。它具有单桩
承载力高、抗弯抗拉性能强、耐久性好等优点。但是，在具体的工程应用中，ＰＨＣ管桩在打
桩过程中，常遇到断桩事故，而确定沉桩过程中断桩的部位及原因分析，常缺乏有效的检测
手段。基于ＢＯＴＤＲ光纤传感技术的桩基分布式检测技术为这一难题提供了—个新的解决方
图４为ＰＨＣ桩Ａ桩的桩身轴向应变分布，图４（ａ）、（ｂ）表示互成１８０。的两条传感光纤测 试结果，两者形态基本上属于反对称。可以分析得到，相对于桩尖人土１５ ｍ这一工况，随 着桩尖入土的继续，桩身轴向产生了弯曲变形，其基本形态为：应变曲线上部与下部各向一 侧弯曲，在桩尖距６ｍ的位置为反弯点；当桩尖人士达到２６ｍ时，桩身在反弯点位置发生 破坏，传感光纤也在该处破坏。
４８０
第二届全国岩土与工程学术大会论文集
图５桩身环向应变分布
０ ０
１５００
３０００
桩身轴力，Ⅲ
４５‘】０
６０００
７５００
９０００
５
１０
曩 罨１５
撑
２０
２５
３０
图６桩身轴力分布
从图６中可以看出随着荷载的增加，桩身轴力平稳增加，每一级荷载区分明显，说明桩 身处于弹性线性压缩阶段。从桩头至桩底，轴力分布逐级递减，且递减速率不一，其中在桩 身１５ ｎｌ的钢筋笼接头处应力较大，１５ ｍ深以后递减速率变缓，并且在局部位置每一级荷载 间出现跳跃。
案。由于桩身受夯击锤夯击荷载及桩身挤土作用的双重影响，受力往往比较复杂，因此，可
沿着桩身布置传感光纤，对桩身的整体变形进行检测。其次，靠近桩尖区域有可能会产生局
部破坏，所以在靠近桩尖位置一定的深度内应设置一定间隔的环向应变传感光纤和温度补偿
光纤。传感光纤需要专门的铺设工艺安装在ＰＨＣ桩的桩身各部位，以确保传感光纤的应变与
基于光纤传感技术ห้องสมุดไป่ตู้桩基分布式检测技术研究
４７７
２分布式光纤传感检测技术
光纤传感技术是伴随着光导纤维及光纤通信技术的发展而迅速发展起来的一种以光为载 体、光纤为媒质，感知和传输外界信号的新型传感技术，温度传感器是其中的一项重要研究 内容。ＢＯＴＤＲ的特点在于无需特殊加工即可将普通的单模光纤作为传感介质，并能在单端 完成测试，因而适用范围广，能对一些大型和线状工程实施全分布式的检测和监测。ＢＯＴＤＲ 以后向散射光损耗时域检测技术为基础，当仪器向光纤注人短脉冲光，光纤某处的应变或温 度发生变化时，其散射的布里渊光频率就会发生相应的改变，依据事先标定的线性系数，即 可测量并推算出应变或温度变化量。检测和监测的目标是应变，需要采取温度补偿措施ｏ”１。
图４ Ａ桩轴向应变
图５为ＰＨＣ桩入土深度分别为１６ｍ、１８ｍ、２０ｍ、２２Ｉｔｌ与２４ｍ时，与人土深度为１５ ｍ 工况相比较，Ａ桩各环向应变的分布情况。可以发现在后４个工况下桩尖距１ ｍ位置的环向 应变增幅较大，说明土塞作用明显；入土深度为２４ｍ的工况下，桩尖距４ｍ位置出现２２００
‘
微应变的环向应变，桩身可能在该位置已出现损伤。
从侧摩阻力分析可知，桩身的侧摩阻力随着荷载级别加大逐渐向下发展，同一土层段内 桩身侧摩阻力随着荷载增加而基本成增加趋势，最大荷载时桩身侧摩阻力出现趋稳现象，说 明桩身侧摩阻力已基本发挥。
５结论
上述两个实例表明：基于ＢＯＴＤＲ光纤传感技术的桩基分布式检测是十分可行和有效的， 它与传统的钢筋计、土压力盒等点式检测技术相比，具有分布式、抗干扰、长距离、耐久性 强和协调性好等优点，其应用前景十分广阔。
这一技术在桩基检测中的成功应用，为我国深长桩的工程检测提供了一个全新的手段。 今后还需要在特种传感光纤的研发，保护技术，数据处理，异常识别等方面开展进一步研究。
基于光纤传感技术的桩基分布式检测技术研究
４８１
参考文献
Ｉ史佩栋实用桩基工程手册北京：中国建筑工业出版社，１９９９ ２赵春风，卢隆宾，徐超荨预制桩竖向承载力的分项系数研究．岩土工程学报，２００３，２５（２）：１５４－１．５６ ３冷伍明，律文田，谢维鎏等基桩现场静动载试验技术研究．岩土工程学报，２，００４，２６（５）：６１９“２２
图１是布里渊频率的漂移与光纤应变和温度的线性关系，光纤某点处的频移量可用下式 表示：
ａｖＢ（ｚ）＝ｑ·△ｓ（ｚ）＋ｃ：·ａＴ（ｚ） 其中，Ａｖｄｚ）为布里渊光频移变化量，Ａｅ（Ｚ）为传感光纤ｚ（离入射端面距离）处的应变变 化，ＡＴ（ｚ）为传感光纤Ｚ处的温度变化，Ｃ１、ｃ２为光纤的布里渊频移应变和温度系数。
根据设计单位委托，南京大学光电传感工程中心承担了采用分布式光纤传感技术 （ＢＯＴＤＲ）Ｎ试ＰＨＣ桩成桩阶段桩身应变分布的试验研究工作，以期为桩身破坏原因分析提 供实测数据。
测试桩在贯人过程中，桩尖入土深度约２６ ｍ时，大应变测试结果表明桩身发生了破坏。 ＢＯＴＤＲ测试结果表明分布式传感光纤同样在相应的位置发生断裂。
ｔｈｅ血幽埘 ４ Ｂａｏ Ｘ Ｙ．ＤｅＭｅｒｃｈ删ｔ Ｍ．Ｂｒｏｗｎ Ａ，Ｂｍａｍｃｒ Ｔ．Ｔｅｎｓｉｌｅ ａｌｌｄ ｃｏｍｐｍｓｓｉｗ ｓ仃日ｊⅡｍｅａｓｍｅｍ蚰ｔ虹岫ｌ曲ａｎｄ矗ｄｄ ｗｉｔｈ
ＢＩｉｌｌｏｕｍ“Ⅲ咖∞Ｅｌ￥ｏｒ ＬｉｇｈｔｗａｖｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００［．１９（１Ｉ）：１６９８—１７０４
基于光纤传感技术的桩基分布式检测技术研究
Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ Ｐｉｌｅ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｆｉｂｅｒ Ｏｐｔｉｃ Ｓｅｎｓｉｎｇ
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
施斌１余小奎２张巍１ 索文斌１刘 杰１ 隋海波１
（１－雨京大学光电传感工程拉铡中心．南京．２１００９３；２．上拇华东电力设计者土工程有限公司，上海．２００３３１） 摘要：布里渊光时域反射计（ＢＯＴＤＲ）是近年来国际上研发成功的一项新型的分布式光电传感技 术，浚技术已开始广泛地应用于结构体的温度、应变、应力检测。本文介绍了将这一技术应用于 ＰＨＣ管桩和钻孔灌注桩试桩中桩身轴力分布、侧摩阻力分布及桩端阻力等检测的基本原理和实
６０
鲑
ｌ
蚀 壤
蓄
恬目ｑ＿６０－４０
框
－８０
图１布里渊频移量与温度和应变变化的关系
３桩基分布式检测的基本原理和测试方法
根据桩基种类的不同以及检测过程和检测内容的不同，下面以灌注桩和ＰＨＣ预制管桩两
种情况进行讨论。
３．１ ＰＨＣ桩桩身分布式检测原理
，
ＰＨＣ（Ｐｒｅ．ｓｔｒｅｓｓ ｈｉｇｈ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｃｏｎｃｒｅｔｅ）桩，即高强度预应力混凝土桩，是近年来从美国、
６ ５ ４ ３ ２
羞上ｌ
。Ｔ
一一１２号号光光纤纤
图２ ＰＨＣ桩传感光纤布设图
图３所示。
距桩尖１－６ ｍ的位置，分别沿环向铺 设６道间距为１ ｍ的传感光纤，以监
恻桩身的环向裂缝。Ｂ桩同样沿轴向铺 设４道传感光纤，用于与Ａ桩各道光
纤的连接。
３．２灌注桩桩身分布式检测原理
灌注桩是工程界比较成熟的一种桩 基础。本文所指的是钻孔灌注桩，研究 内容是利用基于ＢＯＴＤＲ的分布式光纤 传感技术来获取单桩竖向抗压静载试验 的各项参数。如前所述，基于ＢＯＴＤＲ 的分布式传感光纤必须与被测结构物的 应变同步，以确保检测到的参数能够反 映被测物的真实状态。参照传统的钢筋 计的测试原理，我们将传感光纤布设在 钢筋笼的主筋上，然后浇注混凝土将传 感光纤埋设在灌注桩中，以确保传感光 纤与桩体变形协调一致。其光纤布设如
目前，工程界通用的桩基检测方法大致可分为静载试验和动测技术两大类“－。桩基静载 试验是业内公认的获得单桩抗压、抗拔以及水平承载力等桩基重要指标的基本方法。它可以 获取桩基设计所必需的计算参数，确定桩的承载力，评价桩的变形和破坏性，这些试验主要 包括：单桩竖向抗压静载试验、单桩竖向抗拔静载试验、单桩水平静载试验等。桩基动测技 术是根据作用在桩顶上动荷载的能量大小和应力水平，能否使桩土之间产生一定的塑性位移 （或弹性位移），可分为高应变法和低应变法。高应变法可用来检测桩基承载能力，低应变用 于检测桩身的完整性。虽然上述两类检测方式是目前岩土工程界常用的方法，但是，其检测 手段的不足也始终困扰着工程技术人员，如抗电磁干扰能力差、信号干扰因素多、埋人传感 器成活率不高、检测设备对环境要求高等。
作者： 作者单位：
施斌， 余小奎， 张巍， 索文斌， 刘杰， 隋海波 施斌,张巍,索文斌,刘杰,隋海波(南京大学光电传感工程检测中心,南京,210093)， 余小奎 (上海华东电力设计岩土工程有限公司,上海,200331)
本文读者也读过(10条) 1. 高磊.施斌.张丹.索文斌.朱友群.魏广庆 预制桩分布式光纤检测系统研究[会议论文]-2009 2. 朴春德.施斌.魏广庆.朱友群.张丹 分布式光纤传感技术在钻孔灌注桩检测中的应用[会议论文]-2010 3. 余小奎.YU Xiao-kui 分布式光纤传感技术在桩基测试中的应用[期刊论文]-电力勘测设计2006(6) 4. 朴春德.施斌.朱友群.魏广庆.王宝军 钻孔灌注桩压缩变形BOTDR分布式检测[期刊论文]-水文地质工程地质 2008,35(4) 5. 魏广庆.施斌.余小奎.朴春德.朱友群.王宝军 BOTDR分布式检测技术在复杂地层钻孔灌注桩测试中的应用研究 [会议论文]-2010 6. 魏广庆.施斌.贾建勋.胡盛.李科.张丹 分布式光纤传感技术在预制桩基桩内力测试中的应用[会议论文]-2010 7. 苏滔.苏景中 岩土体地源介质库的类型与工程特性[会议论文]-2006 8. 宋建学.任慧志.赵旭阳.SONG Jian-xue.REN Hui-zhi.ZHAO Xu-yang 大直径超长后注浆钢筋砼桩身应变分布式 光纤监测[期刊论文]-平顶山工学院学报2007,16(6) 9. 潘国营.林云.武亚遵.轩吉善 焦作城市抗震的工程地质问题研究[会议论文]-2006 10. 王登杰.马国梁.王海勇.田文宝 反射波法低应变桩基检测探讨[期刊论文]-山东大学学报(工学版)2002,32(2)