基于OFDR的不连续管道竖向错开变形定量监测∗

杨晓蔚; 刘春; 张晓宇; 乐天呈

doi:10.13409/j.cnki.jdpme.201905051

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基于OFDR的不连续管道竖向错开变形定量监测∗

更新时间：2025-09-25

- 基于OFDR的不连续管道竖向错开变形定量监测∗
- Quantitative Monitoring of Vertical Staggered Deformation of Discontinuous Pipeline based on OFDR
- 防灾减灾工程学报 2021年41卷第5期页码：1087-1095
- 作者机构：
  
  1.南京大学地球科学与工程学院，江苏南京 210023
  2.南京大学（苏州）高新技术研究院，江苏苏州 215123
- 作者简介：
  
  杨晓蔚（1996—），男，硕士研究生。主要从事构筑物应力监测及岩土工程数值分析等方面的研究。 E-mail：MF1829034@smail.nju.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金项目(41761134089);江苏省自然科学基金青年项目(BK20170393);青岛海洋科学与技术国家试验室开放基金项目(QNLM2016ORP0110)
- DOI：10.13409/j.cnki.jdpme.201905051
  中图分类号： P642
- 纸质出版：2021-10-15
- 稿件说明：
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杨晓蔚,刘春,张晓宇等.基于OFDR的不连续管道竖向错开变形定量监测∗[J].防灾减灾工程学报,2021,41(05):1087-1095.

YANG Xiaowei,LIU Chun,ZHANG Xiaoyu,et al.Quantitative Monitoring of Vertical Staggered Deformation of Discontinuous Pipeline based on OFDR[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2021,41(05):1087-1095.
杨晓蔚,刘春,张晓宇等.基于OFDR的不连续管道竖向错开变形定量监测∗[J].防灾减灾工程学报,2021,41(05):1087-1095. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.201905051.

YANG Xiaowei,LIU Chun,ZHANG Xiaoyu,et al.Quantitative Monitoring of Vertical Staggered Deformation of Discontinuous Pipeline based on OFDR[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2021,41(05):1087-1095. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.201905051.

摘要

近年来逐步发展起来的分布式光纤传感技术被大量应用于管道变形监测当中，而现有的光纤传感技术无法满足高空间分辨率的要求，采用一种新型的光频域分布式光纤传感技术（OFDR），对不连续管道在加荷条件下的竖向错开变形进行室内模型试验研究，提出了一种定量计算方法，并将计算值与千分表监测的实际值进行对比分析。室内试验的结果表明，OFDR能够精确地反映监测部位的应变，揭示不连续管道接缝处的变形规律。通过所提出的算法将应变值转化为竖向错开变形量，并与千分表的监测值进行对比分析。提出的算法能够定量监测不连续管道的竖向变形量，为实际工程提供竖向错开变形的下限值，为实际工程中的管道安全和预警提供依据。

Abstract

In recent years， distributed optical fiber sensing technology has been widely used in pipeline deformation monitoring， but the existing optical fiber sensing technology can not meet the requirements of high spatial resolution.A new optical frequency domain distributed optical fiber sensing technology （OFDR） is used to conduct laboratory model tests on vertical staggered deformation of discontinuous pipelines under loading conditions， a quantitative calculation method is proposed， and the calculated value is compared with the actual value of the micrometer monitoring. The results of laboratory tests show that OFDR can accurately reflect the strain at the monitoring site and reveal the deformation law at the joints of discontinuous pipelines. The strain value is transformed into the vertical staggered deformation value by the proposed algorithm， and is compared with the monitoring value of the micrometer. The proposed algorithm can quantitatively monitor the vertical deformation of discontinuous pipelines.This calculation method can provide lower limit value of vertical staggered deformation for practical engineering， and provide a basis for pipeline safety and early warning in practical engineering.

关键词

Keywords

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刘泉声，徐光苗，张志凌 . 光纤测量技术在岩土工程中的应用［J］. 岩石力学与工程学报， 2004 ， 23 （ 2 ）： 310 - 314 .

Liu Q Sh ， Xu G M ， Zhang Zh L . Application of optical fiber measurement technology in geotechnical engineering ［J］. Journal of Rock Mechanics and Engineering ， 2004 ， 23 （ 2 ）： 310 - 314 . （in Chinese）

王相超 . 地质灾害诱发的输油管道变形光纤监测技术研究［D］. 南京：南京大学， 2019 .

Wang X Ch . Study on optical fiber monitoring technology of oil pipeline deformation induced by geological disaster ［D］. Nanjing ： Nanjing University ， 2019 . （in Chinese）

冯新，张宇，刘洪飞，等 . 基于分布式光纤传感器的埋地管道结构状态监测方法［J］. 油气储运， 2017 ， 36 （ 11 ）： 1251 - 1257 .

Feng X ， Zhang Y ， Liu H F ， et al . A method for monitoring the structural state of buried pipelines based on distributed optical fiber sensors ［J］. Oil and Gas Storage and Transportation ， 2017 ， 36 （ 11 ）： 1251 - 1257 . （in Chinese）

胡盛，施斌，魏广庆，等 . 聚乙烯管道变形分布式光纤监测试验研究［J］. 防灾减灾工程学报， 2008 ， 28 （ 4 ）： 436 - 440，453 .

Hu Sh ， Shi B ， Wei G Q ， et al . Distributed optical fiber monitoring of polyethylene pipeline deformation ［J］. Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering ， 2008 ， 28 （ 4 ）： 436 - 440，453 . （in Chinese）

毅力琦，丁克勤，钱才富，等 . 长输管道沉降变形分布式监测方法［J］. 无损检测， 2011 ， 33 （ 11 ）： 55 - 57 .

Yi L Q ， Ding K Q ， Qian C F ， et al . Distributed monitoring method for settlement and deformation of long-distance pipeline ［J］. Nondestructive Testing ， 2011 ， 33 （ 11 ）： 55 - 57 . （in Chinese）

张丹，施斌，吴智深，等 . BOTDR分布式光纤传感器及其在结构健康监测中的应用［J］. 土木工程学报， 2003 ， 36 （ 11 ）： 83 - 87 .

Zhang D ， Shi B ， Wu Zh Sh ， et al . BOTDR distributed optical fiber sensor and its application in structural health monitoring ［J］. Journal of Civil Engineering ， 2003 ， 36 （ 11 ）： 83 - 87 . （in Chinese）

王飞，黄宏伟，张冬梅，等 . 基于BOTDA光纤传感技术的盾构隧道变形感知方法［J］. 岩石力学与工程学报， 2013 ， 32 （ 9 ）： 1901 - 1908 .

Wang F ， Huang H W ， Zhang D M ， et al . Shield tunnel deformation sensing method based on BOTDA optical fiber sensing technology ［J］. Journal of Rock Mechanics and Engineering ， 2013 ， 32 （ 9 ）： 1901 - 1908 . （in Chinese）

冷建成，刘扬，周国强，等 . 基于光纤光栅传感的管道应力监测方法研究［J］. 压力容器， 2013 ， 30 （ 1 ）： 70 - 74 .

Leng J Ch ， Liu Y ， Zhou G Q ， et al . Research on pipeline stress monitoring method based on FBG sensing ［J］. Pressure Vessel ， 2013 ， 30 （ 1 ）： 70 - 74 . （in Chinese）

Buco J ， Emeriault F ， Kastner R . 混凝土管道节点性能的全尺寸试验确定及其建模［J］. 基础设施系统学报， 2008 ， 14 （ 3 ）： 230 - 240 .

Buco J ， Emeriault F ， Kastner R . Full-scale experimental determination of concrete pipe joint behavior and its modeling ［J］. Journal of infrastructure systems ， 2008 ， 14 （ 3 ）： 230 - 240 . （in Chinese）

Zhang S H ， Liu B ， He J P . Pipeline deformation monitoring using distributed fiber optical sensor ［J］. Measurement ， 2019 ， 133 ： 208 - 213 .

王兴，施斌，魏广庆，等 . 土木与岩土工程监测新技术——BOFDA的性能与特点［J］. 防灾减灾工程学报， 2015 ， 35 （ 6 ）： 763 - 768 .

Wang X ， Shi B ， Wei G Q ， et al . Performance and characteristics of BOFDA， a new monitoring technology for civil and geotechnical engineering ［J］. Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering ， 2015 ， 35 （ 6 ）： 763 - 768 . （in Chinese）

柴敬，张丁丁，李毅 . 光纤传感技术在岩土与地质工程中的应用研究进展［J］. 建筑科学与工程学报， 2015 ， 32 （ 3 ）： 28 - 37 .

Chai J ， Zhang D D ， Li Y . Progress in the application of optical fiber sensing technology in geotechnical and geological engineering ［J］. Journal of Architectural Science and Engineering ， 2015 ， 32 （ 3 ）： 28 - 37 . （in Chinese）

刘泉声，王俊涛，肖龙鸽，等 . OFDR光纤传感技术在十字岩柱暗挖法物理模型试验中的应用［J］. 岩石力学与工程学报， 2017 ， 36 （ 5 ）： 1063 - 1075 .

Liu Q S ， Wang J T ， Xiao L G ， et al . Application of OFDR fiber optic sensing technology in physical model test of cross pillar subsurface excavation method ［J］. Journal of Rock Mechanics and Engineering ， 2017 ， 36 （ 5 ）： 1063 - 1075 . （in Chinese）

顾一弘 . 高分辨率OFDR关键技术研究［D］. 成都：电子科技大学， 2009 .

Gu Y H . Research on key technologies of high resolution OFDR ［D］. Chendu ： University of Electronic Science and Technology ， 2009 . （in Chinese）

孙义杰，张强，程刚，等 . 基于光频域反射技术的表面粘贴分布式光纤传感器应变传递特性分析与试验［J］. 科学技术与工程， 2018 ， 18 （ 33 ）： 46 - 52 .

Sun Y J ， Zhang Q ， Cheng G ， et al . Analysis and experiment of strain transfer characteristics of surface-mounted distributed optical fiber sensor based on optical frequency domain reflection technology ［J］. Science and Technology and Engineering ， 2018 ， 18 （ 33 ）： 46 - 52 . （in Chinese）

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