分布式光纤测温技术是一种利用光纤作为传感器,监测沿线温度分布的先进技术。在水工混凝土中的应用,主要解决了大型混凝土结构(如大坝)在施工过程中温度控制和安全监测的问题。这种技术的优势在于其高精度、长距离监测能力以及对恶劣环境的适应性。
光纤测温系统的关键组件包括光纤和测温仪器。光纤作为一种光导纤维,利用全反射原理传输光信号,具有细小、灵敏度高的特点。在水工混凝土环境中,由于作业条件粗放,光纤容易受到施工机械的损坏或混凝土骨料的冲击。因此,必须采取特殊保护措施,如采用通信光缆(如GYXTW-4A1型号)并进行适当的外部封装,以增强其在混凝土中的耐久性。
在选型和标定阶段,工程人员通常会对比不同类型的光纤,如通信光缆和金属铠装光缆,进行精度和抗破坏性试验。结果显示,通信光缆在温度监测精度上与金属铠装光缆相当,但金属铠装光缆不适合在混凝土中使用,因此优选通信光缆。
为了确保测量的准确性,需要对测温光缆进行精度检验。这通常在光缆置于稳定环境温度下(如夜间或阴雨天)进行,通过比较光缆测量值与标准温度计读数来确定其精度,满足±1℃的误差范围。
光纤的定位和标定是另一个关键步骤。由于测得的温度是光纤的温度,而非埋设位置的实际温度,所以需要精确的定位系统来校准两者之间的差异。这一过程涉及到在施工前对光纤进行详细的规划和标记,以确保温度数据能够准确反映混凝土内部的真实情况。
在实际应用中,如金沙江溪洛渡水电站和大渡河深溪沟水电站,分布式光纤测温技术已被成功用于监测大坝混凝土的温度变化,为评估大坝安全提供了可靠的数据支持。现场的挑战,如钢筋、水管的布置,灰尘、震动、噪音以及操作方法等,都需要在设计和实施过程中充分考虑,以确保系统的稳定运行。
总的来说,分布式光纤测温技术在水工混凝土中的应用是大体积混凝土施工监控的重要手段,对于预防混凝土开裂、保证工程质量具有重要意义。通过不断的技术改进和实践经验的积累,这一技术将在未来的水利水电工程中发挥更大的作用。