分布式光纤传感技术与工程应用研究(30)
图5.13描述了2号线上各冗余段光纤的应变测量值随时间变化趋势，由于冗余段光纤不受隧道结构变形的影响，因而它的应变测量值的变化直接反映了周围温度的变化。将图9.12中2号线整体变形量，同图9.13中的冗长余光纤应变测量值相比较，不难发现它们拥有极为相似的波形，只是前者的变化幅度略小而已。初步分析造成这种现象的原因有两个：一是温度变化会影响光纤的应变测量值，即在没有结构变形的情况下，温度变化同样会改变应变测量值；二是隧道结构中温度应力造成结构变形（热胀冷缩），从而改变光纤应变测量值。
虽然1、3和4号线同样会受到周围温度变化的影响，但对各监测线路上冗余段光纤进行分析的结果显示，2号线上的温度变化辐度最大。如图5.14所示，1号线上冗余段光纤的平均应变测量值（黑色正方形点折线）要明显低于2号线上冗余段光纤的平均应变测量值（红色圆形点折线），且变化幅度也明显小于后者。
图5.14 昼夜监测中1、2号线冗余段受温度影响平均应变测量值随时间变化趋势图
综上所述，昼夜监测所得到的应变数据显示，隧道结构整体上是稳定的，没有发现明显的结构异常，但同时也必须看到温度变化对测量值的影响，这将在下一节中深入讨论。
5、 滑坡对隧道侧墙的作用
2号线布设在邻近山体一侧的隧道侧墙上，是数值计算中横截面受压变形最剧烈的区域，与它对称的隧道远离山体一侧的侧墙上布设了1号线，这两条线路布设方式相同，都是沿隧道轴线轴向布设在隧道侧墙上，唯一的差异是2号线直接邻近山体，更易受滑坡作用。因此，对比1号线和2号线的应变差异，就可以找出滑坡活动的迹象。
图5.15是2号线在2004年7月1日第5期监测中的应变曲线图，此时正值云南雨季之初，也是图9.16所示的两个温度场温度最高的时期。从图9.19中不难看出，2号线的变形极不均匀，既有膨胀，也有压缩，但总体而言，膨胀区居多，且膨胀量要远大于压缩量。
图5.15 2号线2004年7月1日第5期监测应变分布图
对图5.15进行局部放大，以K84+386至K84+398一段为例，如图5.16所示，在这12宽的区域内，分布了3个最高值大于200mμε的波峰和1个最小值低于200με的波谷，并且它们之间彼此相邻，总宽度近9。这表明以上区域在2004年7月1日出现了异常情况，但这种异常是否只是一次偶然，又或者是一个长期的变化过程呢？仅凭一期的监测数据是说明不了这个问题的。图5.17集中了该区域全部8期监测的应变分布曲线，从图中不难看出，除了第3期的应变基本保持正常外，其余几期的应变都同出现，且应变分布曲线的波形基本一致，只是波峰或波谷的高度不一样。
图5.16. 2号线7月1日第5期 图5.17. 2号线各期监测局部应变分布图监测局部应变分布图
为了进一步说明该区域异常现象的发生和发展情况，需要确切掌握各异常区域在每期中的应变值，以此来分析异常现象随时间变化的规律。但由于BOTDR仪器存在1m的空间分解度，因而不能直接从应变曲线上取值，而是首先要对各异常区域进行划分，量出区域宽度后再计算真值区间（详见第4章），进而对真值区间内的应变值取平均，最终获得代表该异常区域应变状态的应变值。在对真值区间内的应变值取平均时，必须满足一个假设条件，即假定各异常区域内所发生的变形都是均匀的，虽然这在宏观条件下是不可能的，但当区域划分足够小的时候，是可以近似得达到这个条件的。这就要求在划分异常区域时，必须遵从细分的原则，即便是如表5.1中相邻的4个异常区域，也必须区别对待。