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光 通 信
由于光缆的余长远小于1，且为定值，因此光纤承受的拉力
图4 不同时刻、不同位置的振动信号瀑布图
T与侧向推力F成正比，比例系数与余长相关 [11-13] 。
2. 侧向推挤模拟试验
对22m长的GYTA53普通铠装通信光缆进行侧向推挤试验，试
验结果(图6)表明：当光缆拉紧之后，光缆的侧向位移和应变成
正比关系，与式5的推导结果一致，因此，可以通过光缆应变的
测量实现对光缆侧向位移的监测。增加埋深、侧向推土均会造
成光缆中光纤的应变增加，通过实时监测光纤应变可以实现对
管道沿线外部载荷的提前识别和预警，满足对土体移动类地质
灾害的在线监测和预警。
位置处的振动强度分布，科学制定巡线计划，变按计划巡线为
图6 22m长GYTA53普通铠装通信光缆进行侧向推挤试验的光缆侧向位移与应变的关系曲线
按振动活动强度巡线。通过不同位置24h振动强度的累计强度，
就可以实现对该地区人为活动强度的定量指标获取，实现人口
密集型管道高后果区的定量风险评价。
三、光纤应变感知
管道通过滑坡、采空区、冻土等地质灾害易发区，地质灾
害发生时管道沿线土体将发生移动，造成管道及光缆受力发生
变化。光缆与管道的受力集中区一致，可以通过光缆应变的检
测实现对管道沿线应力集中区的识别。
1. 光缆受力模型
管道行业同沟敷设多为GYTA或GYTA53两种型号的层绞式
光缆，光缆中的光纤纤芯位于松套管中，多个套管绞合在中心 四、光纤温度感知
加强芯周围形成光缆。松套管的典型特征是光纤可以在填充纤 光缆埋设于管道周围，其温度同时受地温和管道温度影
膏的套管中移动，光缆受力产生的形变不能直接被光缆纤芯感 响。环境温度一般24h呈正弦函数变化，但由于土壤的保温作
知。由于绞合角度的存在，光纤的长度大于光缆长度，光纤纤 用，光缆所处的土壤温度场一般不发生明显变化。但管道运行
芯比光缆长的部分占光缆长度的百分比定义为光缆余长。由于 温度和地温会以年为周期呈正弦变化，通过温度测量可以实现
光缆余长的存在，光纤在受力时可以在套管中向两侧移动，当 管道运行状况的实时监测。
移动到套管两侧边缘时光纤才被张紧并对外界受力发生反应 1. 温度变化的测量
（图5）。对于侧向推挤，当光纤张紧时，光纤分别移动到A、 当管道沿线光缆偏离管道或局部土壤热参数变化时，管
B、C3个极限位置。在侧向作用力F的作用下光缆发生位移，光 道、土壤及环境的热平衡发生变化，则光缆的温度会与前后管
缆中光纤的前后位置可以抽象成等腰三角形，腰是光纤受力后 段的温度发生显著变化。通过分析单次测量中温度变化的突变
的位置，底是光纤形变之前的位置。光纤的受力方向和这个等 点可以实现对管道沿线温降异常区域的识别，实现对热油管道
腰三角形一致，光纤形变之后的受力T与侧向作用力F的夹角为 流动可靠性的精准预测。利用拉曼测温设备对某管道10km伴行
α。设光缆余长为P，根据余长关系可得sinα=1/(1+P)。 光缆进行测温试验，结果表明在4400~4800m范围光纤温度显著
按照余弦定理可得： 下降，现场调查表明该处光缆埋深过浅，受地表环境温度影响
（4） 较大（图7） [14-18] 。
图7 某管道10km伴行光缆进行测温试验的温度曲线
带入余长关系可得：
（5）
图5 松套管下光缆受到的侧向作用力示意图
在管道正常输送时，管道输送温度一般不会突变，只有较
长时间的停输以及与环境进行热交换才会发生管输介质温度的
较大变化。在事故状态下，管输产品泄漏会造成温度变化，例
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