[发明专利]一种基于分布式光纤埋设的机场道基沉降监测结构和方法

权利要求书

1.一种基于分布式光纤埋设的机场道基沉降监测结构，其特征在于，包括机场道面(1)，所述机场道面(1)包括路面层(11)和道基层(12)，所述道基层(12)中设有机场道基沉降监测系统(2)，所述机场道基沉降监测系统(2)包括温度补偿光缆(21)、金属基索状光缆(22)、整体沉降测量仪(23)和单点沉降测量仪(24)，所述温度补偿光缆(21)、金属基索状光缆(22)和整体沉降测量仪(23)的延伸方向一致，所述单点沉降测量仪(24)位于整体沉降测量仪(23)的延伸方向上，所述金属基索状光缆(22)直线延伸，所述温度补偿光缆(21)非直线延伸。

2.如权利要求1所述的基于分布式光纤埋设的机场道基沉降监测结构，其特征在于，所述道基层(12)中设有多个机场道基沉降监测系统(2)；

和/或，按机场跑道的延伸方向，所述温度补偿光缆(21)、金属基索状光缆(22)和整体沉降测量仪(23)均为横向埋设；

和/或，所述机场道基沉降监测系统(2)包括多个单点沉降测量仪(24)，所述单点沉降测量仪(24)在整体沉降测量仪(23)的延伸方向上均匀分布。

3.如权利要求1所述的基于分布式光纤埋设的机场道基沉降监测结构，其特征在于，单位宽度的机场道面(1)中，所述温度补偿光缆(21)的长度为金属基索状光缆(22)的长度的1.05～1.20倍。

4.如权利要求1所述的基于分布式光纤埋设的机场道基沉降监测结构，其特征在于，所述温度补偿光缆(21)包括第一光纤本体和用于包裹第一光纤本体的第一光缆外套；

和/或，金属基索状光缆(22)包括第二光纤本体和用于包裹第二光纤本体的第二光缆外套；

和/或，所述温度补偿光缆(21)、金属基索状光缆(22)、整体沉降测量仪(23)和单点沉降测量仪(24)填埋于细砂中；

和/或，所述温度补偿光缆(21)、金属基索状光缆(22)、整体沉降测量仪(23)和单点沉降测量仪(24)上覆盖有回填原状土；

和/或，所述回填原状土中掺杂有膨润土。

5.如权利要求1所述的基于分布式光纤埋设的机场道基沉降监测结构，其特征在于，还包括BOTDR分布式传感器，所述BOTDR分布式传感器分别与光缆中的光纤相连。

6.一种基于分布式光纤埋设的机场道基沉降监测方法，通过如权利要求1～5任一权利要求所述的基于分布式光纤埋设的机场道基沉降监测结构监测机场道基沉降，包括：

根据式(1)计算获得预估实际应变

其中，为平均应变；

ε(x)为金属基索状光缆(22)的应变量与温度补偿光缆(21)的应变量的差值，x∈[0,l]；

α为应变折减系数，表征光纤松弛程度；

β为标准差系数，表征光纤内部应变重分配；

根据式(2)确定最大沉降位置，函数Y(x)的零点x＝x₀即为最大沉降位置：

其中，

根据式(5)计算获得预估位移

从而获得机场道基的相对沉降距离。

7.如权利要求6所述的基于分布式光纤埋设的机场道基沉降监测方法，其特征在于，应变折减系数α为光纤总伸长量Δl_ε与实际光纤总伸长量Δl的比值，应变折减系数α＝0.9～1.0；

和/或，标准差系数β＝0.2～1.0；

和/或，所述标准差系数β由式(3)计算获得：

和/或，根据相对沉降距离和绝对沉降距离之和，获得机场道基的整体沉降距离，所述绝对沉降距离通过整体沉降测量仪(23)和单点沉降测量仪(24)测量获得。

8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如权利要求6-7任一权利要求所述的基于分布式光纤埋设的机场道基沉降监测方法的步骤。