分布式光纤传感技术与工程应用研究(29)
(4)、数据汇总
为了方便对隧道监测成果进行分析，所有经过温度补偿的应变数据，将按所属监测线路分别存放在EXCEL文档中，原先的纯文本文件则指定存放在历史档案中，以便于将来查询。
(5)、健康诊断
2004年3月16日18时起，白泥井3号隧道进入昼夜连续应变监测，采样间隔为2小时，至3月17日14时最后一批结束，共采集11批数据。
如图5.8所示，以2号线为例，由11批应变数据绘制成的11条应变曲线吻合良好，这表明在这段时间里，光纤应变没有发生大的变化，只是在局部区域有细微差异。为了更进一步的了解在这段时间里光纤应变发生的细微变化，必须将光纤的初始应变扣除，但由于在2004年3月16日之前没有可参照的基准值，因而只有将2004年3月16日18时测得的应变数据作为基准值，以后的10批数据都要减掉它，这样产生的数据便是各时间段相对2004年3月16日18时这个特定时间段里的光纤相对应变。
图5.8 2号线2004年3月16日昼夜连续监测11批数据的应变分布图
对扣除了基准值的2号线10条应变分布曲线进行放大，纵坐标尺寸由图5.8中的（0με,3000με）放大至图5.9中的（-300με,200με），横坐标保持不变。
图5.9 2号线2004年3月16日昼夜连续监测扣除基准值的10批数据的应变分布图
从图中可以看到，10条应变分布曲线基本集中在纵坐标（-100,100）这个区间内，上下浮动不大。个别局部区域的应变超出了这个范围，大致可分两类：
1）.K84+383.5和K84+405附近区域，应变上下波动很大。对K84+405局部放大后发现应变曲线波动很有规则（见图5.10），怀疑是数据处理造成的差值效应。将这两个区域的发生位置，同图5.8中两个大应变区相比较，完全吻合，证明是由于光纤初始应变过大所带来的数据处理误差。
图5.10 2号线在K84+405附近区域的 图5.11 2号线在K84+376附近区域的应变分布图 应变分布图
2）.其余的异常区域都分布在K84+321.6、K84+348.4、K84+377、K84+399.65、K84+422.2、K84+447.6、K84+469.65、K84+494.8和K84+517.1这些冗余段光纤的附近，主要表现为应变曲线向上突起，以K84+377为例，应变曲线在K84+377处出现最高峰，随后陡降（见图5.11），这是由于2号线在K84+377.8的位置布设有冗余段，与结构应变没有直接联系，只承担温度计的作用，因此在数据处理里便将这部分区域的应变数据扣除。但由于BOTDR的1m距离分解度的干扰，K84+377.8附近结构内光纤的应变也受到空气温度场温度变化的部分影响，因而应变测量值会较其它区域高出一些。
因此，2号线出现的这些异常区域，只是测量过程中产生的误差，与隧道结构变形无关。对其余1、3和4号线的分析也发现类似的现象。从定性的角度来讲，这4条监测线路的应变基本保持稳定，没有发现明显的结构变形。
为了进一步量化结构变形的程度，暂不考虑个别异常区域对隧道整体的影响，假定隧道沿轴线是一个均匀整体，那么将各时段的监测数据取平均值，就可以画出一条以时间为横坐标的隧道整体变形曲线，见图5.12。
图5.12. 1号线和2号整体应变平均值图 图5.13.2号线各冗余段光纤应变测量值随时间变化趋势图随时间变化趋势图
图5.12中的黑色正方形点折线表示1号线整体变形量随时间变化的趋势，红色圆形点折线表示1号线整体变形量随时间变化的趋势。大体上，两条线都是围绕X轴上下波动，但幅度不大，基本保持在（-50με,50με）的区间内，1号线上下波动的区间更小，仅为（-25με,25με）。考虑到BOTDR的测量精度在（-40με,40με）之间，因而基本可以认定1号线整体上没有发生明显变形；采用同样的方法对3号线10个断面和4号线进行的量化分析后发现，这两条监测线路也没有发生明显变形；但是，2号线的波动区间超出了仪器的测量精度所限定的范围，所以需要进一步的分析。