申请/专利权人：哈尔滨工业大学;湖北三江航天红峰控制有限公司

申请日：2019-05-07

公开（公告）日：2021-02-19

公开（公告）号：CN110132228B

主分类号：G01C5/00(20060101)

分类号：G01C5/00(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2021.02.19#授权;2019.09.17#实质审查的生效;2019.08.16#公开

摘要：本发明提出一种基于埋入式分布式光缆的路基沉降病害定位与沉降程度表征方法，所述方法将分布式应变传感光缆的应变分布分离为两类应变分布：第一类为由于土壤颗粒挤压造成的应变光缆局部应变随机起伏，第二类为由于应变光缆的埋深不同造成的应变光缆区域应变随机起伏。基于两类应变分布变化分别提出轻微沉降表征系数和显著沉降表征系数，分别用于定位和表征路基的轻微沉降病害和显著沉降病害。本发明可实现10公里量级的超长传感距离分布式路基沉降监测，并且可以对路基沉降病害程度进行区分，解决了公路沉降病害监测中，现有方法测点数量少，布设工艺复杂，无法覆盖长距离和耐久性差的问题，有效的指导公路的养维护策略，保障公路的长期安全服役。

主权项：1.一种基于埋入式分布式光缆的路基沉降病害定位与沉降程度表征方法，其特征在于：所述埋入式分布式光缆为铠装分布式应变传感光缆，将铠装分布式应变传感光缆沿公路纵向埋入到路基土壤中，使应变传感光缆与路基耦合成为一体，利用土壤回填和压实的过程使应变传感光缆产生随机弯曲，并将应变传感光缆的应变分布分离为两类应变分布：第一类为由于土壤颗粒挤压造成的应变传感光缆局部应变随机起伏，第二类为由于应变传感光缆的埋深不同造成的应变传感光缆区域应变随机起伏；基于第一类应变分布提出轻微沉降表征系数，用于定位和表征路基的轻微沉降病害；基于第二类应变分布提出显著沉降表征系数，用于定位和表征路基的显著沉降病害；应变传感光缆的两类应变分布采用滑动平均法进行分离，设应变传感光缆沿路基长度方向的测点位置向量为x，各测点对应的应变测量结果向量为s，二者表达式分别为：x＝x1x2...xN1s＝s1s2...sN2其中xi，i＝1,2,…,N，代表应变传感光缆第i测点对应的路基纵向长度的位置；si，i＝1,2,…,N，代表在xi位置的应变传感光缆应变的测量值；设分布特征提取窗口长度为wa，wa为正整数，并满足条件：wa≥wΔx3其中w和Δx分别为应变传感光缆解调仪的空间分辨率和采样间隔；以wa为窗口长度，Δx为移动步长，对s进行滑动平均，将其分离为区域应变分布向量r和局部应变分布向量l：r＝r1r2...rN4l＝l1l2...lN5li＝si-ri,i＝1,2,...,N6 其中 ri代表应变传感光缆在至区域的光缆应变的平均值，r为路基监测光缆的区域应变分布向量，体现了由于应变传感光缆的埋深不同造成的应变传感光缆区域应变随机起伏；li代表了应变传感光缆在xi位置的应变传感光缆应变测量值与至区域的应变平均值的差值，l代表路基监测光缆的局部应变分布向量，体现了由于土壤颗粒挤压造成的应变传感光缆局部应变随机起伏；基于应变传感光缆的应变测量结果识别路基沉降需要首先对监测数据进行预处理，设路基中埋入的应变传感光缆的初始应变分布为sref，并将其定义为参考状态，在路基正式服役后，相同应变传感光缆的后续应变分布测量结果为sass，并将其定义为评估状态，二者的表达式分别为：sref＝sr1sr2...srN10sass＝sa1sa2...saN11其中sri，i＝1,2,…,N，代表在路基xi位置的初始应变测量值，即初始状态应变值，sai，i＝1,2,…,N，代表在xi位置的服役期后续应变测量值，即评估状态应变值；依据式1至式9对sref和sass进行两类应变分布提取，得到区域应变分布rref、rass和局部应变分布lref、lass，表达式分别为：rref＝rr1rr2...rrN12rass＝ra1ra2...raN13lref＝lr1lr2...lrN14lass＝la1la2...laN15其中rri和rai分别代表路基xi位置的参考状态与评估状态的区域应变值，其中lri和lai分别代表路基在xi位置的参考状态与评估状态的局部应变值；基于应变传感光缆的局部应变分布lref和lass定义轻微沉降表征系数ci，用于定位和表征路基轻微沉降病害；ci的表达式为： ci为以路基xi位置为中心左右两侧宽度wc长度区域内局部应变分布的标准差，ci代表了xi位置附近的局部应变波动幅度，ci值越大，代表局部应变起伏越大，反之则越小；ci值会随着路基轻微沉降的产生而逐渐减小；依据式16分别计算lref和lass的轻微沉降表征系数分布向量cref和cass:cref＝cr1cr2...crN17cass＝ca1ca2...caN18其中cri和cai分别代表路基在xi位置的参考状态与评估状态的轻微沉降表征系数；定义轻微沉降表征系数差异量Δc：Δc＝cass-cref＝Δc1Δc2...ΔcN19其中Δci表示在路基xi位置评估状态与参考状态的轻微沉降表征系数的差值，当Δci＜0时，代表路基xi位置产生了轻微沉降病害，Δci值越小，代表评估状态相对于参考状态的局部应变波动幅度降低越多，沉降病害程度越严重；提取路基所有Δci＜0位置组成集合xc：xc＝{xi|Δci＜0,i＝1,2,...,N}20xc即为路基的轻微沉降病害定位结果；基于应变传感光缆的区域应变分布rref和rass定义显著沉降表征系数kri，用于定位和表征路基的显著沉降病害；kri的表达式为： 其中e为布里渊时域分析系统的应变测试精度，kri代表了路基xi位置的参考状态与评估状态的区域应变值差异量的绝对值与应变测试精度的比值；当kri＞1时，代表应变传感光缆在xi位置的区域应变值变化幅度超过应变测试精度，说明路基应变传感光缆埋深发生变化，路基产生了显著沉降病害，kri值越大，代表路基沉降病害越严重；依据式22计算路基严重沉降表征系数分布向量kr:kr＝kr1kr2…krN22提取路基所有kri＞1位置组成集合xkr：xkr＝{xi|kri＞1,i＝1,2,...,N}23xkr即为路基的显著沉降病害定位结果。

全文数据：一种基于埋入式分布式光缆的路基沉降病害定位与沉降程度表征方法技术领域本发明属于结构健康监测技术领域，特别是涉及一种基于埋入式分布式光缆的路基沉降病害定位与沉降程度表征方法。背景技术路基沉降是公路的一种典型病害，在公路长期服役的过程中，由于高频次的车辆疲劳荷载作用，特别是有重车经过的路段，路基普遍会产生累积的沉降病害。在冻土区，例如我国的东北地区和青藏高原地区，气温剧烈变化引起的冻融循环作用会导致路基土体结构逐渐破坏，这些区域的公路沉降病害问题更为突出。路基沉降会导致路面平整度下降，降低道路通行能力，增加车辆行驶的安全风险。及时而全面的了解公路沉降病害的分布和程度，是合理规划公路维护作业的重要依据，也是保障公路长期服役的重要措施。目前，路基沉降监测主要采用的方法为单点测量法，在监测路段选取离散的监测点，布设单点式沉降传感器，如沉降板、沉降环、沉降计、激光测距仪、CCD等，获得传感器所在位置的路基沉降信息。此类方法存在的共同问题是：第一，只能进行离散的单点测量，覆盖能力差，获取路基沉降信息不全面，对于长达数十公里长度的公路或铁路，存在大量的监测盲区，降低了公路沉降状态整体感知的可靠性；第二，沉降传感器为电学传感器，长期监测的耐久性不佳，例如发明专利CN105887792中介绍的一种基于滑动变阻器测土体变形的观测装置及量测方法和发明专利CN1280606C中介绍的一种基于CCD的冻土沉降钻孔方法等，以滑动变阻器或CCD摄像机为测量元件，在路基监测的野外环境中，环境侵蚀力强，且伴随雷击风险，传感器难以长期有效工作，而路基沉降的累积又是一个缓慢的过程，因此，存在明显缺陷。综上所述，对于路基的沉降监测问题，需要开发具有长距离分布式沉降监测能力且耐久性优异的路基沉降监测方法，提升路基沉降信息获取的全面性，为公路维护提供可靠依据，保障公路或铁路的长期安全服役。发明内容本发明目的是为了解决公路沉降病害监测中，现有方法测点数量少，无法覆盖长距离和耐久性差的问题，提出了一种基于埋入式分布式光缆的路基沉降病害定位与沉降程度表征方法。本发明是通过以下技术方案实现的，本发明提出一种基于埋入式分布式光缆的路基沉降病害定位与沉降程度表征方法，将铠装分布式应变传感光缆沿公路纵向埋入到路基土壤中，使应变传感光缆与路基耦合成为一体，利用土壤回填和压实的过程使应变传感光缆产生随机弯曲，并将应变传感光缆的应变分布分离为两类应变分布：第一类为由于土壤颗粒挤压造成的应变传感光缆局部应变随机起伏，第二类为由于应变传感光缆的埋深不同造成的应变传感光缆区域应变随机起伏；基于第一类应变分布提出轻微沉降表征系数，用于定位和表征路基的轻微沉降病害；基于第二类应变分布提出显著沉降表征系数，用于定位和表征路基的显著沉降病害。进一步地，分布式应变传感光缆采用具有金属丝加强的铠装应变光缆，应变传感光缆的解调系统采用布里渊时域分析系统。进一步地，应变传感光缆的两类应变分布采用滑动平均法进行分离，设分布式光缆沿路基长度方向的测点位置向量为x，各测点对应的应变测量结果向量为s，二者表达式分别为：x＝x1x2...xN1s＝s1s2...sN2其中xi，i＝1,2,...,N，代表传感光缆第i测点对应的路基纵向长度的位置；si，i＝1,2,...,N，代表在xi位置的分布式光缆应变的测量值；设分布特征提取窗口长度为wa，wa为正整数，并满足条件：wa≥wΔx3其中w和Δx分别为分布式光缆解调仪的空间分辨率和采样间隔；以wa为窗口长度，Δx为移动步长，对s进行滑动平均，将其分离为区域应变分布向量r和局部应变分布向量l：r＝r1r2...rN4l＝l1l2...lN5li＝si-ri,i＝1,2,...,N6其中ri代表传感光缆在至区域的光缆应变的平均值，r反映了路基监测光缆的区域应变分布特征，体现了由于应变传感光缆的埋深不同造成的应变光缆区域应变随机起伏；li代表了传感光缆在xi位置的分布式光缆应变测量值与至区域的应变平均值的差值，l代表路基监测光缆的局部应变分布，体现了由于土壤颗粒挤压造成的应变光缆局部应变随机起伏。进一步地，基于分布式光缆的应变测量结果识别路基沉降需要首先对监测数据进行预处理，设路基中埋入的应变传感光缆的初始应变分布为sref，并将其定义为参考状态，在路基正式服役后，相同传感光缆的后续应变分布测量结果为sass，并将其定义为评估状态，二者的表达式分别为：sref＝sr1sr2...srN10sass＝sa1sa2...saN11其中sri，i＝1,2,...,N，代表在路基xi位置的初始应变测量值，即初始状态应变值，sai，i＝1,2,...,N，代表在xi位置的服役期后续应变测量值，即评估状态应变值；依据式1至式9对sref和sass进行两类应变分布提取，得到区域应变分布rref、rass和局部应变分布lref、lass，表达式分别为：rref＝rr1rr2...rrN12rass＝ra1ra2...raN13lref＝lr1lr2...lrN14lass＝la1la2...laN15其中rri和rai分别代表路基xi位置的参考状态与评估状态的区域应变值，其中lri和lai分别代表路基在xi位置的参考状态与评估状态的局部应变值。进一步地，基于埋入式分布式应变光缆的局部应变分布lref和lass定义轻微沉降表征系数ci，用于定位和表征路基轻微沉降病害；ci的表达式为：ci为以路基xi位置为中心左右两侧宽度wc长度区域内局部应变分布的标准差，ci代表了xi位置附近的局部应变波动幅度，ci值越大，代表局部应变起伏越大，反之则越小；ci值会随着路基轻微沉降的产生而逐渐减小；依据式16分别计算lref和lass的轻微沉降表征系数分布向量cref和cass:cref＝cr1cr2...crN17cass＝ca1ca2...caN18其中cri和cai分别代表路基在xi位置的参考状态与评估状态的轻微沉降表征系数；定义轻微沉降表征系数差异量Δc：Δc＝cass-cref＝Δc1Δc2...ΔcN19其中Δci表示在路基xi位置评估状态与参考状态的轻微沉降表征系数的差值，当Δci＜0时，代表路基xi位置产生了轻微沉降病害，Δci值越小，代表评估状态相对于参考状态的局部应变波动幅度降低越多，沉降病害程度越严重；提取路基所有Δci＜0位置组成集合xc：xc＝{xi|Δci＜0,i＝1,2,...,N}20xc即为路基的轻微沉降病害定位结果。进一步地，基于埋入式分布式应变光缆的区域应变分布rref和rass定义显著沉降表征系数kri，用于定位和表征路基的显著沉降病害；kri的表达式为：其中e为布里渊时域分析系统的应变测试精度，kri代表了路基xi位置的参考状态与评估状态的区域应变值差异量的绝对值与系统测试精度的比值；当kri＞1时，代表传感光缆在xi位置的区域应变值变化幅度超过系统测试精度，说明路基应变光缆埋深发生变化，路基产生了显著沉降病害，kri值越大，代表路基沉降病害越严重；依据式21计算路基严重沉降表征系数分布向量kr:kr＝kr1kr2...krN22提取路基所有kri＞1位置组成集合xkr：xkr＝{xi|kri＞1,i＝1,2,...,N}23xkr即为路基的显著沉降病害定位结果。本发明的有益效果为：第一，巧妙的将光缆埋设过程中的施工误差和固有特性，包括埋深不一致和土壤颗粒随机错动，转化成对沉降监测有利的信号模式，极大的提升了其实际监测的适用性和光缆的布设效率；第二，可实现超长距离的公路全覆盖沉降监测，分布式应变光缆可以采用BOTDA技术进行解调，实现10公里量级的超长传感距离，对于长距离公路沉降监测具有重要的现实意义；第三，分布式光缆可以对路基沉降病害程度进行区分，有效的指导公路的养维护策略；第四，分布式光缆优异的耐久性能，使其具备实现长期埋入式监测不损坏的能力，保障了此监测方法的有效实施。附图说明图1为本发明所述的埋入式应变光缆路基沉降监测机理示意图；图2为本发明所述的某试验路基中埋入的应变光缆的两次布里渊频移测量结果示意图；图3为本发明所述的某试验路基轻微沉降病害监测结果示意图；图4为本发明所述的某试验路基显著沉降病害监测结果示意图。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明提出一种基于埋入式分布式光缆的路基沉降病害定位与沉降程度表征方法，将铠装分布式应变传感光缆沿公路纵向埋入到路基土壤中，使应变传感光缆与路基耦合成为一体，利用土壤回填和压实的过程使应变传感光缆产生随机弯曲，并将应变传感光缆的应变分布分离为两类应变分布：第一类为由于土壤颗粒挤压造成的应变传感光缆局部应变随机起伏，第二类为由于应变传感光缆的埋深不同造成的应变传感光缆区域应变随机起伏；基于第一类应变分布提出轻微沉降表征系数，用于定位和表征路基的轻微沉降病害；基于第二类应变分布提出显著沉降表征系数，用于定位和表征路基的显著沉降病害。分布式应变传感光缆采用具有金属丝加强的铠装应变光缆，应变传感光缆的解调系统宜采用具有高空间分辨率和超长传感距离的高性能布里渊时域分析系统BOTDA，系统空间分辨率以不低于20cm为宜，传感距离大于10km为宜。应变传感光缆的两类应变分布采用滑动平均法进行分离，设分布式光缆沿路基长度方向的测点位置向量为x，各测点对应的应变测量结果向量为s，二者表达式分别为：x＝x1x2...xN1s＝s1s2...sN2其中xi，i＝1,2,...,N，代表传感光缆第i测点对应的路基纵向长度的位置；si，i＝1,2,...,N，代表在xi位置的分布式光缆应变的测量值；设分布特征提取窗口长度为wa，wa为正整数，并满足条件：wa≥wΔx3其中w和Δx分别为分布式光缆解调仪的空间分辨率和采样间隔；以wa为窗口长度，Δx为移动步长，对s进行滑动平均，将其分离为区域应变分布向量r和局部应变分布向量l：r＝r1r2...rN4l＝l1l2...lN5li＝si-ri,i＝1,2,...,N6其中ri代表传感光缆在至区域的光缆应变的平均值，r反映了路基监测光缆的区域应变分布特征，体现了由于应变传感光缆的埋深不同造成的应变光缆区域应变随机起伏；li代表了传感光缆在xi位置的分布式光缆应变测量值与至区域的应变平均值的差值，l代表路基监测光缆的局部应变分布，体现了由于土壤颗粒挤压造成的应变光缆局部应变随机起伏。基于分布式光缆的应变测量结果识别路基沉降需要首先对监测数据进行预处理，设路基中埋入的应变传感光缆的初始应变分布为sref，并将其定义为参考状态，在路基正式服役后，相同传感光缆的后续应变分布测量结果为sass，并将其定义为评估状态，二者的表达式分别为：sref＝sr1sr2...srN10sass＝sa1sa2...saN11其中sri，i＝1,2,...,N，代表在路基xi位置的初始应变测量值，即初始状态应变值，sai，i＝1,2,...,N，代表在xi位置的服役期后续应变测量值，即评估状态应变值；依据式1至式9对sref和sass进行两类应变分布提取，得到区域应变分布rref、rass和局部应变分布lref、lass，表达式分别为：rref＝rr1rr2...rrN12rass＝ra1ra2...raN13lref＝lr1lr2...lrN14lass＝la1la2...laN15其中rri和rai分别代表路基xi位置的参考状态与评估状态的区域应变值，其中lri和lai分别代表路基在xi位置的参考状态与评估状态的局部应变值。基于埋入式分布式应变光缆的局部应变分布lref和lass定义轻微沉降表征系数ci，用于定位和表征路基轻微沉降病害；ci的表达式为：ci为以路基xi位置为中心左右两侧宽度wc长度区域内局部应变分布的标准差，ci代表了xi位置附近的局部应变波动幅度，ci值越大，代表局部应变起伏越大，反之则越小；ci值会随着路基轻微沉降的产生而逐渐减小；依据式16分别计算lref和lass的轻微沉降表征系数分布向量cref和cass:cref＝cr1cr2...crN17cass＝ca1ca2...caN18其中cri和cai分别代表路基在xi位置的参考状态与评估状态的轻微沉降表征系数；定义轻微沉降表征系数差异量Δc：Δc＝cass-cref＝Δc1Δc2...ΔcN19其中Δci表示在路基xi位置评估状态与参考状态的轻微沉降表征系数的差值，当Δci＜0时，代表路基xi位置产生了轻微沉降病害，Δci值越小，代表评估状态相对于参考状态的局部应变波动幅度降低越多，沉降病害程度越严重；提取路基所有Δci＜0位置组成集合xc：xc＝{xi|Δci＜0,i＝1,2,...,N}20xc即为路基的轻微沉降病害定位结果。基于埋入式分布式应变光缆的区域应变分布rref和rass定义显著沉降表征系数kri，用于定位和表征路基的显著沉降病害；kri的表达式为：其中e为布里渊时域分析系统的应变测试精度，kri代表了路基xi位置的参考状态与评估状态的区域应变值差异量的绝对值与系统测试精度的比值；当kri＞1时，代表传感光缆在xi位置的区域应变值变化幅度超过系统测试精度，说明路基应变光缆埋深发生变化，路基产生了显著沉降病害，kri值越大，代表路基沉降病害越严重；依据式21计算路基显著沉降表征系数分布向量kr:kr＝kr1kr2...krN22提取路基所有kri＞1位置组成集合xkr：xkr＝{xi|kri＞1,i＝1,2,...,N}23xkr即为路基的显著沉降病害定位结果。实施算例如图1所示，将铠装分布式应变传感光缆沿公路纵向埋入到路基土壤中，使传感光缆与路基耦合成为一体。利用土壤回填和压实的过程使应变光缆产生随机弯曲，并将光缆的应变分布分离为两类应变分布：第一类为由于土壤颗粒挤压造成的应变光缆局部应变随机起伏，第二类为由于应变光缆的埋深不同造成的应变光缆区域应变随机起伏。基于第一类应变分布提出轻微沉降表征系数，用于定位和表征路基的轻微沉降病害；基于第二类应变分布提出显著沉降表征系数，用于定位和表征路基的显著沉降病害。取某试验路基中埋入的应变光缆的两次布里渊频移测量结果如图2所示，分布式应变光缆的布里渊频移分布特性表现为沿空间长度的区域性大幅度应变起伏和在局部位置上的小幅度应变起伏，符合本发明提出的埋入式应变光缆的两类应变分布信号特征。两次测量时间分别在同一年的5月May和9月September，将5月的测量结果设定为参考状态sref，9月的测量结果设定为评估状态sass。设置窗口长度wa＝2.5m，依据式1至式9对sref和sass进行两类应变分布提取，得到区域应变分布rref、rass和局部应变分布lref、lass。对于局部应变分布，设置窗口长度wc＝1m，依据式16分别计算lref和lass的轻微沉降表征系数分布向量cref和cass，然后，依据式19计算轻微沉降表征系数差异向量Δc，结果如图3所示。可见试验路基全长范围9月的轻微沉降表征系数cr普遍低于5月份的轻微沉降表征系数ca，说明路基中埋入的应变传感光缆在5-9月期间的局部应变波动幅度逐渐降低。路基各位置轻微沉降表征系数差异量Δc普遍小于0，基于式20的判定准则，说明在5-9月期间，试验段产生了一定程度的轻微沉降病害，并且发生轻微沉降的位置覆盖试验段全长。通过监测Δc值后续发展情况可以了解试验路基在轻微沉降范围内的病害发展情况。对于区域应变分布，设置BOTDA系统的测试精度e＝2MHz，并依据式21分别计算rref和rass的严重沉降表征系数分布向量kr，结果如图4所示。可见试验路基全长范围在5-9月期间严重沉降表征系数kr取值范围为[0,2.56]，说明在5-9月期间应变光缆的区域应变值产生了大于BOTDA系统测量精度的应变变化，说明光缆的埋深产生了变化，依据式23的判别标准，试验路基在此期间产生了一定程度的显著沉降病害。但kr的最大值仅为2.56，光缆对应的区域应变变化量仅为50με，说明光缆埋深刚刚开始变化，代表试验路基刚刚开始进入显著沉降病害阶段。通过监测kr值后续发展情况可以了解试验路基在显著沉降范围内的病害发展情况。综合，两类应变分布的路基沉降监测结果，可以发现，试验路基已经在短短的5个月服役期，已经产生了轻微沉降病害，并开始向显著沉降病害阶段发展。以上对本发明所提供的一种基于埋入式分布式光缆的路基沉降病害定位与沉降程度表征方法，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

权利要求：1.一种基于埋入式分布式光缆的路基沉降病害定位与沉降程度表征方法，其特征在于：将铠装分布式应变传感光缆沿公路纵向埋入到路基土壤中，使应变传感光缆与路基耦合成为一体，利用土壤回填和压实的过程使应变传感光缆产生随机弯曲，并将应变传感光缆的应变分布分离为两类应变分布：第一类为由于土壤颗粒挤压造成的应变传感光缆局部应变随机起伏，第二类为由于应变传感光缆的埋深不同造成的应变传感光缆区域应变随机起伏；基于第一类应变分布提出轻微沉降表征系数，用于定位和表征路基的轻微沉降病害；基于第二类应变分布提出显著沉降表征系数，用于定位和表征路基的显著沉降病害。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，分布式应变传感光缆采用具有金属丝加强的铠装应变光缆，应变传感光缆的解调系统采用布里渊时域分析系统。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，应变传感光缆的两类应变分布采用滑动平均法进行分离，设分布式光缆沿路基长度方向的测点位置向量为x，各测点对应的应变测量结果向量为s，二者表达式分别为：x＝x1x2...xN1s＝s1s2...sN2其中xi，i＝1,2,…,N，代表传感光缆第i测点对应的路基纵向长度的位置；si，i＝1,2,…,N，代表在xi位置的分布式光缆应变的测量值；设分布特征提取窗口长度为wa，wa为正整数，并满足条件：wa≥wΔx3其中w和Δx分别为分布式光缆解调仪的空间分辨率和采样间隔；以wa为窗口长度，Δx为移动步长，对s进行滑动平均，将其分离为区域应变分布向量r和局部应变分布向量l：r＝r1r2...rN4l＝l1l2...lN5li＝si-ri,i＝1,2,...,N6其中ri代表传感光缆在至区域的光缆应变的平均值，r反映了路基监测光缆的区域应变分布特征，体现了由于应变传感光缆的埋深不同造成的应变光缆区域应变随机起伏；li代表了传感光缆在xi位置的分布式光缆应变测量值与至区域的应变平均值的差值，l代表路基监测光缆的局部应变分布，体现了由于土壤颗粒挤压造成的应变光缆局部应变随机起伏。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于分布式光缆的应变测量结果识别路基沉降需要首先对监测数据进行预处理，设路基中埋入的应变传感光缆的初始应变分布为sref，并将其定义为参考状态，在路基正式服役后，相同传感光缆的后续应变分布测量结果为sass，并将其定义为评估状态，二者的表达式分别为：sref＝sr1sr2...srN10sass＝sa1sa2...saN11其中sri，i＝1,2,…,N，代表在路基xi位置的初始应变测量值，即初始状态应变值，sai，i＝1,2,…,N，代表在xi位置的服役期后续应变测量值，即评估状态应变值；依据式1至式9对sref和sass进行两类应变分布提取，得到区域应变分布rref、rass和局部应变分布lref、lass，表达式分别为：rref＝rr1rr2...rrN12rass＝ra1ra2...raN13lref＝lr1lr2...lrN14lass＝la1la2...laN15其中rri和rai分别代表路基xi位置的参考状态与评估状态的区域应变值，其中lri和lai分别代表路基在xi位置的参考状态与评估状态的局部应变值。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于埋入式分布式应变光缆的局部应变分布lref和lass定义轻微沉降表征系数ci，用于定位和表征路基轻微沉降病害；ci的表达式为：ci为以路基xi位置为中心左右两侧宽度wc长度区域内局部应变分布的标准差，ci代表了xi位置附近的局部应变波动幅度，ci值越大，代表局部应变起伏越大，反之则越小；ci值会随着路基轻微沉降的产生而逐渐减小；依据式16分别计算lref和lass的轻微沉降表征系数分布向量cref和cass:cref＝cr1cr2...crN17cass＝ca1ca2...caN18其中cri和cai分别代表路基在xi位置的参考状态与评估状态的轻微沉降表征系数；定义轻微沉降表征系数差异量Δc：Δc＝cass-cref＝Δc1Δc2…ΔcN19其中Δci表示在路基xi位置评估状态与参考状态的轻微沉降表征系数的差值，当Δci＜0时，代表路基xi位置产生了轻微沉降病害，Δci值越小，代表评估状态相对于参考状态的局部应变波动幅度降低越多，沉降病害程度越严重；提取路基所有Δci＜0位置组成集合xc：xc＝{xi|Δci＜0,i＝1,2,...,N}20xc即为路基的轻微沉降病害定位结果。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：基于埋入式分布式应变光缆的区域应变分布rref和rass定义显著沉降表征系数kri，用于定位和表征路基的显著沉降病害；kri的表达式为：其中e为布里渊时域分析系统的应变测试精度，kri代表了路基xi位置的参考状态与评估状态的区域应变值差异量的绝对值与系统测试精度的比值；当kri＞1时，代表传感光缆在xi位置的区域应变值变化幅度超过系统测试精度，说明路基应变光缆埋深发生变化，路基产生了显著沉降病害，kri值越大，代表路基沉降病害越严重；依据式21计算路基严重沉降表征系数分布向量kr:kr＝kr1kr2...krN22提取路基所有kri＞1位置组成集合xkr：xkr＝{xi|kri＞1,i＝1,2,...,N}23xkr即为路基的显著沉降病害定位结果。

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