管道作为各种供水、排水、供电、供热、供气、通信的主要工具,在国民经济生活中起着重要作用。作为城市的“生命线”,管道的实时安全监测预警意义非凡。传统的监测方法很难保证实时全分布的管道监测,分布式光纤传感技术为经济高效、全面实时的管道安全监测系统带来新的机遇。目前的光纤监测研究多集中于定性监测,少量研究尝试对连续管道进行定量监测,很少有对管道破坏错动等进行定量监测,因此,本文就分布式光纤传感技术定量监测管道错动变形研究,并结合数值模拟进行验证,主要开展了以下研究工作:1.通过对比分析多种分布式光纤传感技术的性能,确定了使用光频域分析技术（OFDR）作为实验监测手段,并对光纤布设方案进行研究,结合工程中实际的光纤布设方法,确定了S型全黏贴铺设和接口处定点铺设两种光纤铺设方案。2.设计室内实验模型箱,开展管道接口错动变形监测试验。试验中,采用两种光纤布设方案对三种工况下的管道进行试验,包括平移错动变形,受力弯曲错动变形以及埋土情况下管道受力弯曲错动变形。同时,采用百分表对竖向变形进行实测。光纤轴向应变数据和百分表竖向位移数据的分析表明,利用OFDR技术可以很好地监测到管道各点的应变情况。针对靠近自由端部的光纤的应变耦合性问题,通过实验探究了粘结剂对光纤应变传递特性的影响。结果表明,粘结剂对低传感段有微小影响,但范围不超过12.5cm,不影响管身监测结果。分布式光纤监测管道应变时光纤与管道变形具有很好的耦合性。3.基于定点铺设光纤获得的管道接口处的平均应变数据,提出一种计算管道竖向变形的方法。利用光纤管身轴向应变数据计算管道挠度变形,计算结果与百分表实测数据吻合,说明定量计算时光纤数据的准确性。假设光纤应变全部由竖向变形引起,根据接口定点段的光纤平均拉伸应变数据,可以估算管口错开变形量。计算的结果比百分表实测值偏大,总体较为接近,说明了定量计算管口错开量的可行性。4.基于高性能MatDEM软件进行二次开发,建立用于光纤与管道耦合变形分析的三维离散元模型,并按照室内试验的各种工况和光纤布设施加荷载和进行数值模拟,数值模拟的结果与室内试验结果一致。模拟中,管道表面四个方向定点段的光纤的形态与试验结果一致。证明了离散元数值模拟研究管道接口非连续问题的适用性和可行性。通过室内试验和数值模拟的综合研究,证明了利用光纤定量监测管道错动变形的可行性,为今后利用分布式光纤进行管道变形,尤其是管道接口错动的变形定量监测提供了研究思路。