分布式光纤传感技术与工程应用研究(12)
可以达到更好的监测效果。
需要说明的是，本实验是基于室内模型箱的小尺寸模型试验，对于该方法在土质边坡监测中可行性论证和规律性研究具有重要意义，但仍需在实际工程中进一步验证。
3.4三文布设
三文布设指布设在结构物中的分布式光纤对结构体形成一个三文、立体的全面监测网络。在一些工程领域如：水电大坝的温度裂缝监测、大体积混凝土的水化热监测等，简单的一文或者二文监测已经不能满足工程实际的需求，一个三文、立体的全面监测网络才是这种工程所需要的。
以分布式光纤测温系统在小湾拱坝温度监测中的运用为例：
云南大理南涧华能小湾水电工程建设管理局的汤荣平等借鉴景洪水电工程[88]的成功经验，引入了光纤测温对小湾水电大坝混凝土进行监控，整个大坝共布置了10000m测温光纤，其规模为国内之最。
1、 测温光缆的安装埋设
小湾电站大坝混凝土温控要求高，为了及时了解混凝土的内部温升，为一、二期冷却通水提供准确的参考数据，分不同部位、高程在混凝土层中布置了测温光纤。布置过程中，同一层面中光缆布置间距为5m左右，从下往上，每层测温光缆的层间距为5～8m不等。施工初期为有效检验测温光缆的精度和空间分辨率，在和光纤同一高程附近布置了一定数量的常规温度计。
2、 光缆在使用前的率定
与常规监测仪一样，在分布式光纤测温系统对大坝混凝土进行测试前，必须对测温光缆的温度常数进行标定，但目前国内没有光缆的温度检验标准。为此，小湾在光缆标定方法上做了要求。
(1)首先依据测温光缆的传感温度(DTS测试)与环境温度(常规温度计测试)成线性的关系这一原理进行率定。光缆的温度系数主要由光纤材料自身的导热系数决定，在标定过程中，因光纤的温度系数是未知的，无法测出光纤的温度绝对值，但可在一个相对标准的温度环境下，测试不同标准温度条件下的光纤温度值，根据检测温度值与标准温度呈正相关线性关系，从而测出给定参数条件下的光纤温度系数K[89]。
(2)在标定过程中，同时应综合考虑混凝土施工过程中的温度范围，确定对测温光纤的温度检测范围，确保测温光纤温度检验参数的精确性。在实际标定过程中，在恒温槽中分别对光纤加热(或冷却)至温度10℃、30℃、50℃、70℃四级标准温度，每级温度稳定时间超过30min，温度检验时，每级标准温度对应的测试检验温度个数超过30个(每个数据的采集时间约3～5min)，取其算术平均值计算出光纤的温度检验参数[90]。实测成果表明这一率定方式较为精确可靠。
3、 光缆在混凝土升层中施工
(1)绘制光缆平面布置草图。每层光纤布设方式为:在要求布设光纤测温坝段的中部，沿上、下游方向水平呈“一”字型直线铺设，并随坝体混凝土浇筑进程上引。埋设时，副尾纤端设置在大坝下层的各廊道内，主尾纤位置(主测量端)上引直至坝顶。在坝基温度强约束区，测温光纤每隔3～6m布设一层，其它区域每隔6～12m布设一层，各层光纤的埋设长度约在22.8～83.5m左右，典型坝段光缆布置埋设见图3.9.
图3.9 典型坝段光缆布置埋设图
(2)开槽。在混凝土浇筑过程中，在设计高程的仓面上先沿光纤布设线路开挖一条光缆槽，光缆槽深度约5～10m。
(3)敷设、定位。在光缆槽内敷设光缆，将光缆敷设平顺，测量光缆的平面位置，并记录光缆刻度。
(4)回填。剔除粗骨料，在混凝土浇筑期间，让上层混凝土自然覆盖光缆。
4、 施工中应注意事项
(1)在光缆埋设前采取激光源对光纤进行检验，以确保光纤在通信状态良好的状态下进行埋设。