冻土路基变形场光纤阵列监测体系研究  

Study on Fiber Optic Array Monitoring System of Permafrost Embankment Displacement Field

作　　者：宋竹兵 李震[2] 朱宝山 赵力国[2] 周春豪 袁堃[2] Song Zhu-bing;Li Zhen;Zhu Bao-shan

机构地区：[1]山西路桥集团左涉公路有限公司,山西晋中032600 [2]中交第一公路勘察设计研究院有限公司高寒高海拔地区道路工程安全与健康国家重点实验室

出　　处：《中外公路》2021年第5期22-26,共5页Journal of China & Foreign Highway

基　　金：国家重点研发计划项目(编号:2017YFF0108705,2017YFF0108706);中国交建科技研发项目(编号:2020-ZJKJ-PTJS04,2020-ZJKJ-QNCX09,2020-ZJKJ-PTJS12);中交一公院科技创新项目(编号:KCJJ2020-01)。

摘　　要：为适应青藏高原多年冻土区恶劣环境,应对高原多年冻土区路基融沉变形局部变位大、纵向形态变化急剧、分布范围广等问题,有必要研发一套高精度、高韧性、适应大变形并具有自动化功能的高等级公路病害监测体系。该文以布拉格光栅光纤传感监测技术为基础,提出光栅光纤位移阵列传感器设计方法,基于克里金空间插值理论,选取最小估计均方差、平均预测精确度作为变形场预测的评估因子,结合监测成本估算开展光纤阵列优化布置分析,提出基于空间插值优化的冻土路基变形场自动化监测系统。研究结果表明:光栅光纤位移阵列传感器优化设计参数为横向间距2 m、纵向间距4~6 m,结合克里金空间插值理论,可实现由点及线、由线及面的冻土路基浅层、深层区域变形精准监测和预估;设计的光栅光纤位移阵列传感器具有测量精度高、可变大量程、稳定耐用等优点,易于搭建可扩充、可复制的长期组网监测体系,对实现冻土路基区域性大变形的自动化监测和不均匀沉降灾害的云端化识别具有借鉴意义。

关 键 词：道路工程 光纤传感阵列 变形场监测 高海拔高寒地区 冻土路基 

分 类 号：U416.1[交通运输工程—道路与铁道工程]