现代的大型或超大型建筑工程,如隧道、堤防、边坡等,通常为数公里、数十公里甚至上百公里,且大体积混凝土建筑结构受到温度收缩应力的作用会发生温度裂缝,为解决这一问题通常要按一定间距设置永久伸缩缝或施工缝来释放温度应力,对处于复杂地质条件的变形监测和稳定性评估具有较大难度,环境荷载作用、疲劳效应、材料老化等不利因素,都会使之产生损伤、变形等,造成严重的安全隐患。
现有的传统技术难以实现全方位监测,而光纤既可作为传感体又可作为传输介质,可以建立长距离、分布式、实时监测网络,利用布里渊光时域反射测量技术,可实现沿光纤轴向的应变的分布式监测,布里渊光时域反射计是一种新型的光电传感监测技术,能实现分布式测量,由光纤的一端就可以准确得到光纤沿线任一点的应力、温度、振动和损伤等信息,能克服监测漏点的弊端,提高监测效率,且量程可达80km,可满足大型结构需要,另外光纤为非金属、绝缘材料,能够避免电磁干扰,因此十分适用于大型建筑工程的健康诊断。
伴随我国经济的高速发展,城市化进程的加速,越来越多的商品房、摩天大楼、桥梁、隧道、高架、立交桥等等矗立在城镇的不同角落。同时,大型的水库、大坝、跨海大桥、高铁等巨型建筑工程也在全国各地展开。近年来,由于地震、台风、暴雨、冰雪等恶劣自然灾害,导致了诸多建筑结构的安全问题,造成了巨大的经济损失和人员伤亡。
为了打造一个安全安心的居住、生活和工作环境,需要采取各种技术对这些涉及国计民生的大型建筑和工程,进行长期的安全监测和健康检测。由于建筑和工程往往涉及极大的空间范围、数量巨大的测量点和苛刻的测量条件,传统的FBG传感技术已经很难适用。由于能够提供大范围和分布式的测量,BOTDR技术成为更有效更有潜力的技术方案。BOTDR技术全称为布里渊时域反射分析技术,采用光纤中分布反射的布里渊散射光频率对应变和温度的响应,可以实现应变和温度的分布式测量。
采用BOTDR技术,将传感光纤埋入混凝土、碳纤维增强塑料等复合材料中,从而直接将传感单元植入建筑工程的结构内部,可以测量结构内部的温度、应变的变化,从而实现安全监测和健康检测。