本发明属于岩土工程监测领域，具体涉及一种基于ofdr技术的深基坑变形分布式监测系统。
背景技术：
随着高层建筑和地下基础设施的大量兴建，基坑数量不断增长，规模不断扩大，如何有效监测基坑在施工过程中的变形，保证基坑的安全稳定成为工程界关注的焦点和研究热点。基坑深层土体水平位移、地下水位、支撑轴力是基坑监测的三个重要方面，目前对这三个项目的监测主要采用测斜仪、水位计和钢筋轴力计等传统人力和电子手段，这些手段存在着以下的局限和不足：(1)多是点式测量，采集数据有限，容易发生漏检，无法全面反映监测对象的变形特点；(2)对人力消耗较大，不仅造成人力成本过高，而且监测效率低，人为误差大；(3)无法做到实时监测，而且数据处理主要依赖后期人工手动处理，信息反馈不够及时，难以达到智能化监测和信息化施工的要求；(4)测点布置繁琐，而且测点存活率低，经常影响监测进度；(5)仪器精度不高，难以反映监测对象局部的细微变化。
ofdr(opticalfrequencydomainreflectometer)技术是分布式光纤传感技术的一种，基于ofdr技术的obr背光反射计是目前业界最先进的分布式光纤传感器，有着微米级别的高空间分辨率和高灵敏度，单端检测，可应用于单模及多模光纤，每次测量都以nist可追踪标准对波长进行校准，不需要工厂例行校准，能跟踪光在传输过程中的偏振态变化。obr能真正实现高精度零死区监测，比现下的fbg、botdr、rotdr等光纤技术更具有性能优势和工程应用前景。
技术实现要素：
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于ofdr技术的深基坑变形分布式监测系统。
技术方案：本发明采用以下技术方案：一种基于ofdr技术的深基坑变形分布式监测系统，主要包括分布式光纤测斜管、分布式光纤轴力计、分布式光纤水位计三个光纤装置，还包括光纤数据采集与传输系统、光纤数据处理与分析系统、监测结果显示系统三个子系统；
分布式光纤测斜管包括土体测斜管和桩体测斜管，桩体测斜管设置于邻靠基坑四周的位置，土体测斜管设置于靠近基坑四周的位置；
分布式光纤轴力计分为应变光纤传感器和温度光纤传感器，应变光纤传感器在预受力绷直后固定于内部钢筋或者支撑表面，温度光纤传感器则放置于空心软管中，放置了温度光纤传感器的空心软管与应变传感器并排放置；
分布式光纤水位计是将光纤呈u字型铺设于特制软尺中间的凹槽中，u字型光纤的端部与软尺端部对齐；
光纤通过分布式水位计和分布式光纤测斜管串联后，再与分布式光纤轴力计并联连接到光纤数据采集与传输系统，光纤数据采集与传输系统再与光纤数据处理与分析系统以及监测结果显示系统依次串联。
进一步地，分布式光纤水位计的凹槽两边带有刻度，左边为国际单位，右边为英制单位，凹槽中的光纤用防水感温材料进行密封。
进一步地，分布式光纤测斜管采用铝合金测斜管，光纤呈u字型铺设于正对测斜仪滑道的凹槽中，凹槽深1.5mm；
进一步地，各部分的光纤传感器布置完成后将光纤依次连接，光纤连接处以热膨胀管进行加固，其余部分以铠装护套进行保护，监测时只需将光纤终端接入obr数据采集仪，一次采集便可获得所有监测目标的应变和温度数据。
进一步地，光纤数据采集与传输装置为obr数据采集仪，数据处理与分析系统为根据所测对象特点进行编程的软件模块，监测结果显示系统是根据处理结果以图表等直观的形式显示监测结果。
进一步地，基坑各邻边间有基坑支撑，基坑支撑内设有光纤，与光纤并列设置的还有温度光纤传感器。
进一步地，所述光纤采用pe光纤，裸露在地面的pe光纤采用铠装保护。
进一步地，分布式光纤水位计插入的底部位于水位线/地下水位线上方。
有益效果：本发明将ofdr光纤数据采集技术应用到深基坑变形监测中，并设计了相应的数据处理系统，将产生以下有益效果：
1.将分布式光纤技术应用于基坑变形监测，相较于传统监测手段，分布式光纤监测具有测点存活率高、采集数据全面、可实时监测等优势；
2.采用obr设备对光纤信号进行数据采集，相较于其它光纤数据采集技术，ofdr技术拥有更高的灵敏度和空间分辨率，实现基坑变形的零死区监测；
3.各部分光纤依次串联，形成基坑边形分布式监测网络，光纤终端插入obr数据采集仪，一次采集就能获得全部待测对象的变形和位置信息，监测效率高，人为误差小；
4.采用obr基坑变形数据处理系统，实现监测数据的自动化处理，能够进行监测结果的动态展示和及时反馈；
5.随着相应技术的发展，obr光纤数据采集仪的研发和制造费用也将越来越低，相应的工程监测成本也会降低，故该项技术能够得到全面推广与应用。
除了上面所述的本发明解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的优点外，本发明的基于ofdr技术的深基坑变形分布式监测系统及使用方法所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的优点，将结合附图做出进一步详细的说明。
附图说明
图1为本发明实施例的整体剖面示意图；
图2为本发明实施例的整体俯视示意图；
图3为分布式光纤测斜管的整体示意图；
图4为分布式光纤测斜管的截面示意图；
图5为分布式光纤水位计示意图；
图6为分布式光纤轴力计布置示意图。
具体实施方式
实施例：
本实施例的整体剖面示意图如图1所示，图1中，1为分布式光纤水位计，细部图如图4所示，光纤呈小u字型放在软尺中间的凹槽中，凹槽深1.5mm，软尺两端标有刻度，左边为国际单位(m)，右边为英制单位(inch)，以满足不同工程需要。光纤端头与刻度底端对齐，光纤呈u字型布设一方面在一次测量中能获得左右两边的监测数据，两者取平均值能降低测量误差，另一方面u字型布设使得水位计能够与邻近的光纤进行连接，便于形成监测网络。2为pe光纤，布设时直接用粘结剂封入软尺凹槽，无需额外保护。2’为裸露在地面的光纤，需加上铠装护套进行保护，防止受到破坏，光纤熔接处加上热膨胀管增加刚度和耐久性。3为土体测斜管，光纤在测斜管上呈u型铺设，可根据测斜管的具体长度布置多个u字，4为桩体测斜管，桩体测斜管与土体测斜管的布置类似，但在安装时有所不同，土体测斜管组装好之后直接放入土体中并用细砂填实，桩体测斜管需绑扎在钢筋笼上，并在钢筋笼下放过程中进行接管，接管过程中要特别注意光纤的保护，尤其要防止钢筋笼连接过程中焊锡灼烧对光纤的破坏。5为灌注桩，6为基坑，7为基坑支撑，光纤在支撑表面的布置详图如图5所示，2”为温度传感器，是将光纤植入内径略大的空心软管中使其不受力的作用，然后并排粘贴在应变传感器旁边，用于对应变传感器的温度补偿，13为封装的胶水，要求防水感温。8为光纤数据采集与传输系统，为一台obr光纤数据采集仪，与计算机相连以实现数据的及时和快速传输。9为光纤数据处理与分析系统，能够根据光纤数据的特点自动判断监测对象的所在位置并提取出相关数据进行平滑、去噪等处理，10为监测结果显示系统，能将处理后的光纤数据以图表等直观的形式显示出来。11为土体，12为地下水位线。
光纤布设时可根据不同的工程情况选择不同的布设工艺，主要体现在以下几个方面：(1)根据工程进度的不同可将光纤布置在不同位置，在工程前期可将光纤布设在钢筋等内部构件上，在工程中后期可将光纤布设在构筑物表面，两者的结果都能准确反映构筑物的应力应变，满足工程需要；(2)根据工期的紧张程度可选择不同的粘结剂，工期紧张时采用ab胶、502等快干胶，工期不紧张时采用玻璃钢胶、环氧树脂等慢干胶；(3)根据光纤的放置位置选择合适的保护方式，在人员走动较多施工环境较为恶劣的地方可用金属护套进行着重保护，在受施工影响较小的位置可将光纤用盘线器盘起或用普通软管进行保护，一方面节省工程成本，另一方面降低技术难度，提高布设效率。
在每一部分的光纤布设完成后，应将光纤接入obr数据采集仪测试线路的连通性，并进行数据的试采集，以确定数据的有效性。各部分光纤串联成一个整体后应测试整个监测网络的连通性，并设置好相关参数，然后进行数据的初始采集。为方便后期的数据采集和实时监测，可延长光纤长度，将光纤终端设置在工作站或者办公室内，以防止外界的恶劣环境对数据采集工作造成不便。
以上结合附图对本发明的实施方式做出详细说明，但本发明不局限于所描述的实施方式。对本领域的普通技术人员而言，在本发明的原理和技术思想的范围内，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变形仍落入本发明的保护范围内。