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摘要：现阶段，大多数建筑建设期间,地基基础健康检测方面都存在着较多的问题，例如缺乏较高的精度，稳定性低下，大多数设备存在安装难度等。本文主要是探讨分析光纤光栅传感技术在实际建筑建设期间的应用价值，并且利用该技术检测地基基础等设施的位移，温度以及应变能力等方面。按照试验结果可以看出，光纤光栅传感技术具有较高的分辨率以及稳定性。
关键词：光纤光栅；传感技术；地基基础；健康监测
针对规模较大的建筑物建设来说，控制地基基础的变形情况具有重要的现实意义。地基基础产生变形以及受力情况主要是反映地基上部结构的相互作用，具有较复杂的机理。在实际施工建设阶段，需要严密监测建筑的地基沉降，变形以及应力等方面指标，不仅能够对设计参数进行验证，还可以对实际建设当中存在的安全隐患进行预报，在较短时间内采取有效措施进行巩固处理。
1、光纤光栅传感技术
1.1工作原理
按照该项技术的传感原理，可以将光纤传感器分为散射型，反射型，干涉型等。光纤光栅技术主要是当宽带入射光进入光纤时，光纤光栅就会反射特定波长的光，光纤的温度以及应变力可以影响反射光的中心波长，可以按照以下表达式进行表述：
1.2光纤光栅技术在监测地基基础工程的应用难点
尽管光纤光栅技术具有较多优势特点，例如较高的精度和性价比，耐久性比较好。然而在实际的地基基础施工期间存在隐蔽型和粗放型特点，以上特点在一定程度上使得光纤光栅技术在实际应用方面存在障碍，例如在数据分析方面，光缆保护以及仪器布设方面等，以上因素对光纤光栅检测技术的实际应用和推广产生了较大的影响。
（1）需要准确安装光纤光栅以及传输光缆，并且需要对其进行有效的现场保护措施，为了使光纤光栅能够准确反映出建筑的受力情况以及变形情况，首先需要保证检测对象和光纤光栅产生一致的变形。如果在环境比较恶劣的情况下埋设仪器以及浇筑混凝土，极易损坏传输光缆和光纤光栅，所以需要对其进行全面细致地保护。
（2）如果需要进行长时间的检测，为了确保物体实际温度，以便可以进行准确测量，需要将光纤光栅的温度以及应变进行分离处理。如果不考虑温度补偿，每改变1摄氏度的环境温度，就会产生9 左右的应变误差。由以上因素可以看出，如果没有准确处理以上问题，将会导致施工现场的真实反映无法通过数据监测实现。目前存在的温度补偿方式主要有双波长叠栅法，参考光栅法以及光栅组合法等。
2、光纤光栅传感技术当中的岩土检测仪器
2.1光纤光栅混凝土应变计
为了确保裸光纤光栅传感器，现阶段在封装传感器时主要是通过玻璃纤维，金属片材和金属管材实现，可以将混凝土应变计表面制作成埋入型。按照实际的地基基础监测特点，此次研究主要是制作为埋入型混凝土应变计，并且在实验室进行标记。此次研究制作的应变计主要是将四个光纤光栅进行串联，当将应变计埋入到混凝土当中，应力计上面的法兰盘可以确保混凝土应力完全传递到光栅当中。在确定光纤光栅应变计标记距离时，常常都是按照检测精度以及混凝土骨料尺寸进行的。不断调整标距，可以获得较高的应变测试精度。在采集数据时，可以对四个光纤光栅的中心波长读数进行以依次读取，可以有效检测出混凝土应变分布情况。
如果在室内进行标记试验时，可以通过砝码对轴向应变进行逐级施加，之后再进行卸载。此外，在测量实际施加应变时可以通过应变计表面的电阻应变片实现。在对其进行重复循环加载时，光纤光栅轴向应变与中心波长之间产生良好的相关性，可以将应变检测精度提升至1 以上。在多次进行卸载加载期间，没有发现应变计读数产生疲劳或者滞后情况。
2.2光纤光栅温度计
因为光纤，胶黏剂以及附着体之间的应变传递效应具有复杂性，并且导热参数与热膨胀系数之间存在较大的差异性，因此较难完全实现光纤光栅混凝土应变计的温度补偿。此次研究主要是通过光纤光栅温度计对内部各个界面的温度场进行准确测量，之后修正临近的应变计读数。
为了检测光纤光栅温度，需要封装光纤光栅，主要是通过5毫米直径金属管实现，并且将光纤光栅温度计制作为埋入式。在进行实际制作时需要确保光纤在金属管内部留有余长，这样可以在后期使用当中使光纤光栅能够保持松弛，避免遭受外界影响。
在温度可以调节的水中进行光纤光栅温度计的标定试验，并且需要通过热电偶对其实际温度进行测量。按照试验结果可以看出，在可控制的温度变化范围内，光纤光栅温度与中心波长之间具有较好的相关性，测定其精准温度在0.1摄氏度。
2.3光纤光栅水平测斜仪
光纤光栅对应变以及温度具有较好的敏感性，为了测量地基位移情况，需要优化设计方案，使得应变与位移之间产生较大的关联性，在PVC管（长度4米，直径30毫米）的上下表面设置小槽，并且将光纤按照槽内轴向进行粘贴，将光纤光栅串联在每一条光纤之上，这样就可以制作光纤光栅水平测斜仪。将多个水平测斜仪进行串联，并且将其埋入到土体当中，需要保证光纤的位置处于测斜仪的底面和表面。当地基各位置点出现位移情况时，测斜仪由于受弯会出现变形情况。在PVC管上设置的光纤光栅可以对其各个应变点进行测量。
需要注意的是，光纤光栅水平测斜仪测量地基位移情况主要是以测斜仪两端为基准点进行测量，如果想要获取地基沉降的绝对量，需要将多个测斜仪进行串联，需要确保串联长度超过地基沉降的影响。其次，在测量测斜仪两端沉降量时可以通过其他测量方式实现，之后再修正挠度。按照以上设计方案，可以提升光纤光栅水平测斜仪的精度，实现温度的自动补偿。
3、结束语
综上所述，要想实现光纤光栅传感技术在地基基础健康监测当中应用实效性，首先需要全面了解光纤光栅传感技术，其次按照实际建设特点研究分析光纤光栅检测仪器。此次研究主要是利用光纤光栅技术研究了混凝土应力计，水平测斜仪以及沉降仪器等多种检测设备，此外还在一定程度上处理了光纤光栅检测设备在地基当中的设置技术等，希望可以对我国建筑地基基础健康监测起到一定的促进作用。
参考文献
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论文作者:郭建伟
论文发表刊物:《基层建设》2017年第36期
论文发表时间:2018/3/28
标签：光栅论文; 光纤论文; 应变论文; 温度论文; 混凝土论文; 技术论文; 地基基础论文; 《基层建设》2017年第36期论文;