第32卷第10期 岩 土 力 学 Vol.32 No.10 2011年10月 Rock and Soil Mechanics Oct. 2011

文章编号：1000－7598 (2011) 10－3190－06

PPP-BOTDA分布式光纤传感技术

及其在试桩中应用

江 宏

（欧美大地仪器设备中国有限公司，上海 201101）

摘 要：布里渊时域分析技术（brilliouin optical time domain analyzer, BOTDA）是近年来在国际上研发成功的一种分布式光电传感技术，该技术已开始广泛应用于结构体和工业设备等的温度、应变检测。而新一代分布式应变测量技术——脉冲预泵浦-布里渊时域分析（pulse-prepump-brilliouin optical time domain analyzer, PPP-BOTDA），实现了10 cm的空间分辨率和±7.5 με的应变测量精度。文中重点介绍了PPP-BOTDA工作原理以及技术验证，并在国内首次将PPP-BOTDA技术应用于管桩桩身应变测量，与同时进行的滑动测微计实测数据进行对比，结果表明PPP-BOTDA可作为一种新型的桩基测试技术加以推广。 关 键 词：脉冲预泵-布里渊时域分析；空间分辨率；管桩检测 中图分类号：TU 197 文献标识码：A

PPP-BOTDA distributed fiber optic sensing techniques

and its application to pile tests

JIANG Hong

(Earth Products China Limited, Shanghai 201101, China)

Abstract: The brilliouin optical time domain analyzer (BOTDA) is a new distributed optical-electronic sensing technique successfully developed abroad. It had been widely applied to detecting temperature and strain of structures. The new distributed strain measuring technique, pulse-prepump-brilliouin optical time domain analyzer (PPP-BOTDA) method realizes the test results of 10cm spatial resolution and ±7.5 με strain measuring precision. This paper describes the basic principle and experimental results of PPP-BOTDA, And its strain measuring method has been firstly applied to the tubular pile test; at the same time, a contrast with the sliding micrometer results is done; and it is shown the PPP-BOTDA is a very potential technique for the pile test. Key words: pulse-prepump-brilliouin optical time domain analyzer; spatial resolution; tubular pile test

1 引 言

PHC管桩系在工厂预制，能确保桩身的质量，且通过贯入形式成桩，施工方便，因此PHC管桩在工程中被广泛使用。由于PHC 管桩在制作过程中要经过预应力张拉、离心成型和高温蒸气养护，现场施工中还要进行压桩、接桩作业，这些工艺对管桩静载试验中采用传统方法（应变片、钢筋计等）测定桩身应变，了解试桩荷载传递机制就非常困难。

近年来国内有采用瑞士产滑动测微计进行了多次试验，如广东高明、南沙、武汉乙烯工程等，均取得了满意的成果，但该法也存在费用较高、测试费时且不能自动监测等缺点。目前桩基工程检测的

技术和方法正在从传统的点法仪器监测向分布式、自动化、高精度检测的方向发展。近年来兴起的光纤传感器具有抗电磁干扰、防水、抗腐蚀和耐久性长等特点，特别是分布式传感光纤，由于光纤既是传感元件又能传送信号，且能实现真正意义上分布式温度和应变测量，相对传统方法具有较好的经济性，故分布式光纤传感技术在桩基工程检测中有着很好应用前景。

国内有学者在钻孔灌注桩检测中应用布里渊时域分析法BOTDR技术并取得一定成果，而脉冲预泵浦BOTDA（PPP-BOTDA）技术[1]采用独创的脉冲预泵浦技术，突破了以往BOTDR技术的界限，成功地使测量空间分辨率和精度都得到了飞跃般的

收稿日期：2010-05-09

作者简介：江宏，男，1969生，硕士，工程师，主要从事岩土工程监测以及新型传感器的推广和应用研究。E-mail：jhong@tom.com