本发明属于水工建筑物变形、沉降监测技术系统，尤其涉及一种沥青混凝土心墙坝全断面变形监测系统及方法。
背景技术：
1、在现有技术中，针对常规混凝土坝、土石坝的沉降与变形监测，基本以点监测为主，通过在特定的关键位置设置监测点，使用各种传感器和测量设备来实时监测这些点的沉降、变形以及其他相关参数。由于它能够精确地监测到这些关键点的变化，因此在监测应力集中点和常规危险点的突变沉降、变形时非常有效。
2、然而，点监测技术也存在一些局限性，例如：点监测技术无法全面监测整个结构或系统的变形情况，对于线性沉降、缓慢沉降往往不能够达到预期效果。
3、另一方面，沥青混凝土心墙具有一定的延展性，其变形或沉降在短期内并不会出现明显的突变性，采用常规监测仪器进行混凝土心墙监测，较难及时发现沥青混凝土心墙全断面中某个部位可能存在的长期累积变形的隐患。
4、因此，在实际应用中，需要根据具体的监测需求和工程情况选择合适的监测技术，并采用多种监测技术进行综合监测，以提高监测的准确性和可靠性。
技术实现思路
1、本发明针对传统点监测的不确定性和对长期均匀沉降不敏感的问题，提供了一种沥青混凝土心墙坝全断面变形监测系统及方法。
2、本发明采用如下技术方案：一种沥青混凝土心墙坝全断面变形监测系统，包括：信号处理模块和若干组设置于坝体中的分布式光纤组；
3、所述信号处理模块，包括：测试主机、脉冲信号发生器和光电信号转换器；所述分布式光纤组至少有两组，分别设置于坝体下半部和上半部。
4、每组分布式光纤组内均包括应变监测光纤和一根温度补偿光纤，均沿坝体心墙轴向水平铺设，连接至光电信号转换器；应变监测光纤铺设在坝体心墙中，温度补偿光纤铺设在坝体中，与应变监测光纤位于同一水平高度；
5、脉冲信号发生器发出脉冲信号，通过光电信号转换器转换为光信号在应变监测光纤中传输，将坝体的形变量转化为光信号的偏振量；对坝体心墙全断面进行轴向的沉降变化监测，并通过测试主机显示监测结果；所述坝体心墙为沥青混凝土浇筑；
6、所述应变监测光纤包括设置于中心的光纤丝，光纤丝外侧由内到外依次设有涂覆层、金属保护管套、hdpe钢丝保护层、塑料保护层；
7、所述温度补偿光纤结构与应变监测光纤一致，直径为应变监测光纤的2~4倍；所述温度补偿光纤中心为温度补偿光纤丝，温度补偿光纤丝的直径为光纤丝的2~4倍。
8、具体地，所述应变监测光纤为第一应变监测光纤或第二应变监测光纤，第一应变监测光纤内设有一根光纤丝，第二应变监测光纤内设有形成回路的两根光纤丝。
9、具体地，每组分布式光纤组中，温度补偿光纤铺设数量为一根，应变监测光纤在同一高程区间铺设数量为两至三根，铺设数量为两根时，呈上下平行布设，间距为20cm~50cm，铺设数量为三根时，呈等边三角形布设，两两间距为20cm~50cm。
10、具体地，应变监测光纤和温度补偿光纤之间的直线距离不超过30cm。
11、具体地，所述涂覆层为耐腐蚀橡胶层，厚度为1~2mm；所述hdpe钢丝保护层的钢丝直径为0.5~1mm。
12、进一步地，沥青混凝土心墙坝全断面变形监测系统，还包括铺设辅助模块，当工程使用的沥青混凝土黏滞力不满足应变监测光纤所需轴向拉伸预应力时，使用铺设辅助模组；所述铺设辅助模块，包括上铺设辅助块和下铺设辅助块；
13、所述上铺设辅助块下端面两侧设有固定孔，下端面中部设有上卡槽；所述下铺设辅助块上端面两侧设有和固定孔对应的固定块，上端面中部设有和上卡槽对应的下卡槽；下铺设辅助块下部两侧均开设有安装孔，安装孔中设有沉头钉。
14、具体地，所述上铺设辅助块和所述下铺设辅助块均为热固性塑料注塑件；所述固定孔和固定块一一对应设置且至少设有两个。
15、具体地，所述上卡槽和下卡槽中均设有固定垫层，固定垫层外侧面还设有固定针，所述固定针成锥形，在固定垫层外侧面均匀、紧密设置，且高度不超过1mm，所述固定针为塑料材质。
16、固定针插入待监测坝体心墙中，避免在后续浇筑过程中应变监测光纤发生位移，从而确保监测效果。
17、进一步地，所述测试主机通过数据传输线与光电信号转换器连接，所述脉冲信号发生器通过光纤与脉冲信号发生器连接，所述测试主机为安装了专用计算软件的台式电脑或笔记本电脑。
18、基于上述任一沥青混凝土心墙坝全断面变形监测系统，本发明技术方案还提供了一种沥青混凝土心墙坝全断面变形监测方法，包括以下步骤：
19、s1、使用沥青混凝土浇筑坝体心墙，在筑到预定高度（一般为心墙坝整体高程的10%~15%）后，铺设第一组分布式光纤组，一般布设两根应变监测光纤和一根温度补偿光纤；
20、s2、选取铺设方式：进行现场查勘，当工程使用的沥青混凝土的黏滞力能够满足应变监测光纤所需轴向拉伸预应力时，则不使用铺设辅助模组，反之则使用铺设辅助模组；
21、s3、当不使用铺设辅助模组时，保证应变监测光纤的轴向拉伸预应力不小于0.5mpa；当使用铺设辅助模块时，埋设下铺设辅助块，固定在待监测面中，利用上铺设辅助块将应变监测光纤固定，相邻铺设辅助模块之间的间距不大于5m；
22、s4、继续使用沥青混凝土浇筑坝体心墙，浇筑到预定高度（一般为心墙坝整体高程的90%~95%）后，铺设第二组分布式光纤组，一般布设三根应变监测光纤和一根温度补偿光纤；
23、s5、在沥青混凝土心墙坝浇筑到监测面3m以上后，使用测试主机确定监测初值；
24、s6、对坝体心墙全断面进行轴向的沉降变化监测，并通过测试主机显示检测结果。
25、具体地，所述测试主机通过数据传输线与光电信号转换器连接，脉冲信号发生器通过与应变监测光纤连接，脉冲信号发生器发出脉冲信号，转换为光信号在应变监测光纤中传输，将坝体的形变量转化为光信号的偏振量，对坝体心墙全断面进行轴向的沉降变化监测，基于分布式光纤应变监测方法，通过测试主机显示监测结果。
26、本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
27、本发明沥青混凝土心墙坝全断面变形监测系统，能够较好地感知沥青混凝土心墙全断面（轴向）的沉降变化，实现观测与传输的同步性，克服了传统点监测的不确定性和对长期均匀沉降不敏感的确定，能够实现线、面形式的沉降监测，同时具有更广泛的适用性，能够同时适用于沥青混凝土心墙坝和一般混凝土坝和土石坝。
1.一种沥青混凝土心墙坝全断面变形监测系统，其特征在于，包括信号处理模块和若干组设置于坝体（1）中的分布式光纤组（2）；
2.根据权利要求1所述的沥青混凝土心墙坝全断面变形监测系统，其特征在于：所述应变监测光纤（3）为第一应变监测光纤（3-1）或第二应变监测光纤（3-2），第一应变监测光纤（3-1）内设有一根光纤丝（35），第二应变监测光纤（3-2）内设有形成回路的两根光纤丝（35）。
3.根据权利要求2所述的沥青混凝土心墙坝全断面变形监测系统，其特征在于：每组分布式光纤组（2）中，温度补偿光纤（4）的铺设数量为一根，应变监测光纤（3）在同一高程区间铺设数量为两至三根，铺设数量为两根时，呈上下平行布设，间距为20cm~50cm，铺设数量为三根时，呈等边三角形布设，两两间距为20cm~50cm。
4.根据权利要求1所述的沥青混凝土心墙坝全断面变形监测系统，其特征在于：所述应变监测光纤（3）和所述温度补偿光纤（4）之间的直线距离不超过30cm。
5.根据权利要求1所述的沥青混凝土心墙坝全断面变形监测系统，其特征在于：所述涂覆层（34）为耐腐蚀橡胶层，厚度为1~2mm；所述hdpe钢丝保护层（32）的钢丝直径为0.5~1mm。
6.根据权利要求1所述的沥青混凝土心墙坝全断面变形监测系统，其特征在于，还包括铺设辅助模块，当工程使用的沥青混凝土黏滞力不满足应变监测光纤（3）所需轴向拉伸预应力时，使用铺设辅助模组；所述铺设辅助模块，包括上铺设辅助块（5）和下铺设辅助块（6）；
7.根据权利要求6所述的沥青混凝土心墙坝全断面变形监测系统，其特征在于，所述上铺设辅助块（5）和所述下铺设辅助块（6）均为热固性塑料注塑件；所述固定孔（51）和固定块（61）一一对应设置且至少设有两个。
8.根据权利要求7所述的沥青混凝土心墙坝全断面变形监测系统，其特征在于：所述上卡槽（52）和下卡槽（62）中均设有固定垫层（7），固定垫层（7）外侧面还设有固定针（71），所述固定针（71）为塑料材质且成锥形，在固定垫层（7）外侧面均匀、紧密设置且高度不超过1mm，固定针（71）插入待监测坝体心墙（11）中防止应变监测光纤（3）发生位移。
9.一种沥青混凝土心墙坝全断面变形监测方法，应用于权利要求1至8任一所述的监测系统，其特征在于，包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的沥青混凝土心墙坝全断面变形监测方法，其特征在于：所述测试主机（8）通过数据传输线与光电信号转换器（82）连接，脉冲信号发生器（81）通过与应变监测光纤（3）连接，脉冲信号发生器（81）发出脉冲信号，转换为光信号在应变监测光纤（3）中传输，将坝体的形变量转化为光信号的偏振量，对坝体心墙全断面进行轴向的沉降变化监测，基于分布式光纤应变监测方法，通过测试主机显示监测结果。
11.根据权利要求10所述的沥青混凝土心墙坝全断面变形监测方法，其特征在于：所述分布式光纤应变监测方法，基于布里渊散射效应，入射光在分布式光纤组内传播时，光子和声子相互作用产生布里渊散射光；当大坝变形时，变形部位的分布式光纤组受温度或应力作用，布里渊散射光的光谱产生频率漂移，通过排除温度变化对布里渊散射光频移的影响，得到大坝沿线分布式光纤组各点的应变特征，反映大坝的变形情况，具体如下；
