分布式光纤振动传感技术在高速公路边坡安全监测中的应用
分布式光纤振动传感技术在高速公路边坡安全监测中的应用
随着我国高速公路里程的不断增长，边坡安全监测变得日益重要。传统的监测技术存在诸多局限性，而分布式光纤振动传感技术（DVS、DAS）凭借其独特优势，为高速公路边坡安全监测提供了新的解决方案。本文将详细介绍这种技术的工作原理及其在边坡监测中的具体应用。
高速公路边坡的特点
高速公路边坡具有以下显著特点：
条带状分布，地域性明显：一条高速公路可能长达数十公里甚至数百公里，沿线自然环境差异极大，包括气温、气候、地形等多种因素。因此，在进行边坡植被选择时，必须充分考虑地域特点。
原有生态系统受到破坏：高速公路的建设，尤其是挖方边坡的开挖，会破坏地表植被，导致土壤抗蚀能力减弱，容易引发水土流失。同时，边坡土壤渗透性差，不利于植物生长，进一步加剧了生态系统的破坏。
交通污染影响植被生长：高速公路沿线的汽车尾气污染、噪声污染以及特殊地形条件下的温度变化，都会对植被生长造成不利影响。
光纤传感技术测量系统的工作原理
光纤光栅是利用光纤材料的光敏性，通过紫外激光直接写入法在单模光纤的纤芯内形成的空间相位光栅。当光源发出的连续宽带光通过传输光纤射入时，光纤Bragg光栅会选择性地反射回一个窄带光，并沿原传输光纤返回。反射回的窄带光的中心波长值会随着温度和应变的改变而线性变化，从而实现温度和应变的测量。
光纤传感路基路面变形监测系统的设计方案
光纤传感路基路面变形监测系统通过光纤传感分析仪将主机管理系统与分布在路基路面上的光纤光栅传感器连接起来，实现对路基路面内部应变、应力、环境温度等多项参数的实时监测。该系统具有结构简单、无中间环节、全光测量等特点，能够有效避免强电场和强磁场的干扰，保障系统的稳定运行。
高速公路边坡监测技术现状
当前的高速公路边坡监测技术主要分为两类：
主动预警监测：通过GPS位移监测技术在岩体松动灾害发生前给予预警信息提示。但该技术需要电源和经常性维护，且无法测得岩石内部的应力变化。
被动监测：主要采用电网监测和视频监测等技术手段。电网监测在异物撞坏防护网时通过电网感应方式报警，而视频监测则采用图像观测法监测落石情况。但这些技术在恶劣天气条件下效果不佳，且需要电源支持，设备容易损坏。
分布式光纤传感技术在高速公路边坡监测中的应用
基于分布式光纤振动传感技术的高速公路边坡安全监测系统，以SNS柔性防护网为监测载体，将光缆布设于防护网上，实现监测与防护一体化。该系统通过探测后向瑞利散射光强的变化和时间延迟，可以准确地定位振动或应力发生的位置。系统采取应力监测和振动监测两种监测方法，分别侧重于主动预警和被动报警。
结束语
采用分布式光纤振动传感技术进行高速公路边坡安全监测，实现了现场无需供电、集传感与传输于一体的长距离监测，尤其适用于无人区、无电区等恶劣环境。探测光缆和柔性防护网形成一体，在有效预防边坡落石灾害事故发生的同时，将主动预警和被动报警相结合，能够及时发现和处置高速公路边坡危岩落石灾害事件。