基于检测光纤监测技术的隧道施工安全预警方法与流程

技术特征：
1.基于检测光纤监测技术的隧道施工安全预警方法，其特征在于：由以下步骤实现：步骤一：在施工隧道壁上分割出多个监测区域，将检测光纤敷设到这些区域，使光纤应力附着在隧道壁上；所述检测光纤为应力传感器，以等间隔串接方式布设；步骤二：宽带光源发出的宽带光信号经过隔离器和3dB耦合器，传输到检测光纤上，折射率分布的周期性结构导致某一特定波长光的反射，经过这些检测光纤的波长选择后，一组不同波长的窄带光被反射；当某一宽带光源的光入射到检测光纤中时，折射率分布的周期性结构导致某一特定波长光的反射，反射光的波长即谐振波长由Bragg公式确定：其中，λ、neff和Λ分别为光纤光栅的谐振波长、导波模的有效折射率和周期；步骤三：当检测光纤随隧道壁变化时，导致检测光纤的谐振波长漂移，其反射光再次经过3dB耦合器由波长解调器接收，经过波长解调器对这些波长进行识别，监测出波长的变化即应力变化；光纤应力是附着在未衬砌隧道壁上的，当检测光纤随隧道壁变化时，导致光纤的谐振波长漂移，漂移量为：其中，α为未衬砌隧道壁的热膨胀系数，ζ为光纤的热光系数，ΔT为温度改变量，ε为光纤的轴向应变，pe为光纤的有效弹性系数；其中，光纤的有效弹性系数pe由下式确定：其中，μ为纤芯材料的泊松比；由漂移量公式可得：光纤的轴线和法线应变的ε导致发射波长变化，隧道内部不考虑热膨胀系数α、ζ和ΔT，在隧道内视为常量，所以检测光纤只检测隧道壁的弹性系数变化；所述波长解调器包括可调F-P滤波器、锯齿波扫描电压发生器、抖动信号发生器、信号混合器和LP低通滤波器；波长编码的压力传感信号输入到可调F-P滤波器，当锯齿波驱动F-P滤波器使其透射波峰与检测光纤反射峰重合时，可根据此时F-P滤波器的驱动电压－透射波长关系,测得检测光纤反射峰位置，锯齿波扫描电压发生器的扫描电压上加入抖动信号发生器产生的抖动电压，输出经信号混合器和LP低通滤波器，测量抖动频率，在信号为零时，所测即为检测光纤的反射峰值波长；步骤四：当检测光纤产生应力突变时，产生灾害预警或报警信息；步骤五：将预警或报警信号送入专用或公众网络向工程人员发布，或通过卫星、电信、移动的公众网络发布到上级建设管理部门。