中国中铁二院地勘岩土公司复旦大学光纤研究中心铁路工程光纤监测技术研究汇报中铁二院地勘岩土公司复旦大学光纤研究中心2008年1月1中国中铁二院地勘岩土公司复旦大学光纤研究中心一、光纤监测技术应用概述(一)应用背景工程结构物变形及地质灾害危及铁路安全，长期以来，变形及灾害监控采用人工巡道为主、辅以基于电信号的各种离散电传感器监控，在针对大面积、长距离的对象时，存在选点易遗漏、监测数据可靠性低、传感器易受环境腐蚀、长期使用维护困难，基本不能实现远距离自动监测等缺点。近年来，我国铁路建设以提速为主旋律，以客运专线为代表的低（零）沉降、高安全度要求迫切需要开展实时动态监测工作，而光纤监测技术在提高采样率和抗干扰能力、实现监测设备小型化、特别是在地形艰险、地质复杂地区，可利用带状铁路工程的既有光纤通道，开展远程监测方面具有明显的优越性和巨大的发展潜力。(二)应用范围光纤传感监测技术的应用范围可概括为四个方面：1铁路、公路隧道，地铁变形监测隧道、地铁等地下工程施工变形监控量测，是地下工程施工不可缺少的工作内容，是工程设计及选择支护措施的主要依据。特别是大变形隧道，变形监控量测更显重要。光纤传感监测可以实现对隧道、地铁变形的实时监测。2铁路、公路路基变形检测铁路、公路路基工后沉降是路基填实程度及施工质量检验的主要技术指标。特别是铁路客运专线路基地段采用无碴轨道技术，对路基工后沉降要求极高，要求施工过程及施工完成后均要对路基沉降量进行监测，检验路基沉降是否收敛，中国中铁二院地勘岩土公司复旦大学光纤研究中心工后沉降是否满足技术要求。客运专线运营期间路基沉降变形超限，可能引起行车安全事故，路基沉降变形监测十分必要。光纤传感监测可以在路基施工期间对施工质量、工后沉降和运营期间的沉降进行实时监测。3地质灾害监测、预报滑坡、崩塌、错落、危岩等不良地质对铁路施工、运营安全危害极大，但其发生、发展均有其内在规律，加强对不良地质体变形的监测，是不良地质预测、预报的基础。光纤传感监测可以实现对不良地质体的实时监测，为不良地质的预测、预报提供监测数据。4落石、人畜入侵形成越界事件的监测、定位和预警落石、人畜入侵铁路限界可能造成行车安全事故。光钎监测系统可以实现对越界事件的监测、定位和预警。(三)国内外技术现状目前，国际上适用的长距离光纤监测技术、以采用布里渊时域反射机理(B0TDR)和光栅机理(FBG)为主，且已由国内数家单位用于隧道变形、滑坡监控，但却存在不足。首先是技术路线上有缺陷，如温度控制问题、只能测静态、准静态变化等。最大的问题在于，以BODTR为代表的先进分布式光纤传感系统，其核心技术，乃至成套设备，几乎都垄断于国外公司。其价格昂贵（高端产品达到10~30万美元/台)。而且由于核心技术和设备受制于人，即便国内具体应用环境和用户需求有特异性，这类进口设备本身难以二次开发，国内科研院所和工程部门均只是应3