基于小波去噪的分布式光纤形变监测预警优化研究

作     者：张玉芳 杨忠民 李健 任义 

作者机构：中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所 高速铁路轨道系统全国重点实验室 北京大学地球与空间科学学院 中国安全生产科学研究院 

出 版 物：《北京大学学报(自然科学版)》 (Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Pekinensis)

年 卷 期：2025年

核心收录：

学科分类：080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：广东交通集团重点研发项目(JT2023YB27)资助 

主　　题：小波去噪 分布式光纤 隧洞变形 风险点位预警 

摘      要：首先基于模拟测试， 对小波去噪方法的有效性进行验证; 然后在隧洞现场布设千米级长度的分布式光纤进行应变监测， 并将小波变换应用于监测数据的去噪分析中。提出一种基于噪声数据特征确定预警阈值的方法， 并将该方法应用于分析隧洞单次和总应变监测数据在时间和空间尺度上的潜在风险。结果显示， 小波去噪可以较好地还原有效信号， 基于噪声数据特征确定的预警阈值能够更高效地识别风险监测点位， 在较大程度上降低无效预警发生的概率。人工现场排查发现的两处洞体破坏位置与基于光纤监测数据分析获得的风险点位较为一致， 在一定程度上验证了通过分析得到的风险点位的准确性。同时， 结合隧洞及山体的人工测斜和深部位移监测数据分析结果， 发现隧洞以及所赋存坡体存在整体持续缓慢蠕变及局部突变的现象， 具有一定的风险性， 建议加强监测， 并进一步采取防范措施， 保证线路运营安全。研究结果可为将小波去噪方法应用于从工程监测的海量数据中提取有效数据以及将分布式光纤应用于各类岩土体的形变监测预警等工作提供参考。