Miksi tavalliset kuitukaapelit vioittuvat mustissa maaperissä.

Vaikka tietoliikennetekniikassa tyypillisesti priorisoidaan verkon kapasiteettia, kaistanleveyttä ja optisia häviöitä, fyysisen kerroksen lopullinen selviytyminen riippuu geoteknisestä vakaudesta. Verkko-omistajille, jotka rakentavat useiden vuosikymmenten infrastruktuuria, ensisijainen uhka ei yllättäen ole kapasiteetti. Sen sijaan se on “aktiivisen vyöhykkeen” mekaaninen epävakaus, joka on ylempi maaperä, joka altistuu intensiivisille vuodenaikaisille kosteusvaihteluille.

Rakentaessa kriittistä verkkoinfrastruktuuria, kuten runkoverkkoreittejä, joilla mikä tahansa katkos voi olla erittäin vaikutusvaltainen, on viisasta harkita valokuitukaapeleiden kykyä kestää maaperän olosuhteita.

Monilla globaaleilla alueilla maaperä käyttäytyy dynaamisena koneena, joka kohdistaa monisuuntaisia voimia, jotka voivat helposti ylittää tavallisten optisten kuitukaapeleiden fyysiset toleranssit. Tämän riskin pienentämiseksi harkitsevat verkko-omistajat siirtyvät kohti erikoistuneita, erittäin lujia järjestelmiä, kuten ScaleFibren lujuusrakenteita, varmistaakseen omaisuuden suojauksen.

“Reaktiivisten” maaperien geotekniikka

Haudatun infrastruktuurin ensisijainen mekaaninen vastustaja on maaperätyyppi, joka tunnetaan nimellä Vertosolit, yleisesti kutsuttu “mustiksi maaperiksi”. Ne määritellään korkeiden laajenevien savimineraalien pitoisuuksien perusteella, jotka kokevat dramaattisia tilavuusmuutoksia kosteus- ja kuivausjaksojen aikana.

Mitä maaperässä tapahtuu?

Vertosolin käyttäytyminen määräytyy sen mineralogisen koostumuksen, erityisesti tiettyjen mineraalien läsnäolon, mukaan. Nämä mineraalit sisältävät 2:1 hilarakenteen – pohjimmiltaan mikroskooppisen molekyylisen “voileivän” erilaisista savikerroksista.

Näiden levyjen väliset sidokset ovat suhteellisen heikkoja. Hydratoitumisen aikana vesimolekyylit imeytyvät intralaminaariseen tilaan (kerrosten väliin), pakottaen kerrokset erilleen. Makroskooppisella tasolla tämä molekyylilaajeneminen saa maaperän tilavuuden kasvamaan, mikä tuottaa valtavia turpoamispaineita. Toisaalta kuivina jaksoina veden menetys saa hilan romahtamaan, mikä johtaa maaperän kutistumiseen ja syvien halkeamien tai “kutistumishalkeamien” muodostumiseen, jotka voivat ulottua useita metrejä maaperään.

Maailmanlaajuiset riskialueet

Nämä geologisesti epävakaat alueet ovat strategisesti merkittäviä ja laajalti levinneitä. Siirtyvät, laajenevat maaperät aiheuttavat haasteita kaikkialla maailmassa. Olet epäilemättä nähnyt tätä rakennuksissa, joissa seinät halkeilevat ja perustukset siirtyvät maaperän liikkeen vuoksi. Ongelmallisia maaperiä esiintyy monissa paikoissa, mutta jotkut tietyt alueet ovat hyvin tunnettuja.

Pohjois-Amerikka

Useilla alueilla esiintyy siirtyviä maaperiä, mukaan lukien pahamaineinen “Houston Black”, joka on yleinen Texasin käytävällä. Nämä maaperät tunnetaan korkeasta lineaarisesta laajenemiskertoimestaan (COLE), ja ne nostavat usein perustuksia ja leikkaavat putkia riittävällä voimalla katkaisemaan perinteiset kunnallisverkostot. Valtava määrä vahinkoa tapahtuu vuosittain “Houston Black” -laajenevien maaperien seurauksena.

Eurooppa

Espanjan Extremaduran alueella, Tierra de Barros -nimisellä alueella, Pellic Vertosolit kokevat äärimmäistä painumista. Isossa-Britanniassa Lias Groupin savet ovat suuria riskialueita maanvyöryjen aiheuttamille leikkausvaurioille ja infrastruktuurin vioille, usein yleisesti käytettyjen liikenneväylien varrella. Itse asiassa Isossa-Britanniassa laajenevat maaperät ovat luonnon 1. maaperäriski, ja ne voivat leikata kaapeleita ja muuta infrastruktuuria aiheuttaen laajoja katkoja, vuotoja ja puhkeamisia.

Australia

Australian Vertosolit sisältävät maailman monipuolisimman valikoiman halkeilevia savia. Ne muodostavat syviä pintahalkeamia, jotka mahdollistavat nopean veden tunkeutumisen alusmaahan, mikä laukaisee paikallista, voimakasta turpoamista, joka voi siirtää haudattuja kaapeleita valtavasti yhden kauden aikana. Tietoliikenneoperaattorit kaikkialla Australiassa kohtaavat valtavia haasteita näiden maaperien vuoksi monilla maan alueilla joka vuosi. Joissakin tapauksissa mustat maaperät siirtyvät niin paljon, että ne luovat suuria railoja maahan.

Haudattujen kuitukaapeleiden vikatilat

Geotekninen liike hyökkää haudattua omaisuutta vastaan kolmen erillisen mekaanisen rasituksen kautta. Tavallinen kaapeli saavuttaa lopulta elastisen rajansa yhden tai useamman näistä seurauksena ja vikaantuu.

1. Pitkittäisvenymä (veto)

Maaperän kuivuessa kutistuva maa kohdistaa suurta kitkaa kaapelin vaippaan vetäen sitä molemmista päistä. Useimpien optisten kuitujen maksimaalinen venymätoleranssi on noin 0,2 % ennen kuin mikromutkavahingot heikentävät signaalia tai makromutka johtaa lasin murtumiseen.

2. Radiaalinen puristus (turpoamispaine)

Uudelleenhydraatio laukaisee nopean tilavuuden kasvun, mikä johtaa radiaaliseen puristuskuormaan. Tämä turpoamispaine voi kohdistaa valtavia voimia kaapelin vaippaan, toimien kuin hydraulinen puristin. Tavalliset kaapelit, joissa on minimaaliset vaipat, tarjoavat vähän vastusta, jolloin puskuriputket voivat vääntyä ja painaa kuituja putken seinämiä vasten, mikä aiheuttaa suurta vaimennusta.

3. Aksiaalinen puristus (puristuskestävyys)

Tämä on kriittisin ja huonosti huomioitu vikatila laajenevissa ympäristöissä. Kun maaperä laajenee, se usein työntää aksiaalisesti kaapelia pitkin kohti vakaampia pisteitä. Monissa kaapeleissa on rajoitetusti lujitusosia, jotka on pääasiassa suunniteltu asennuksen aikaisiin vetovoimiin. Jotkut on vahvistettu aramidilangoilla (kuten Kevlarilla), jotka tarjoavat erinomaisen vetolujuuden mutta nolla puristuslujuuden. Ne ovat pohjimmiltaan köysiä, jotka menevät veltoksi paineen alla.

Aksiaalisten puristuskuormitusten alaisena tavalliset kaapelit vääntyvät ja mutkistuvat. Tämä pakottaa lasikuidut yli 30 mm:n taivutussäteeseen, aiheuttaen katastrofaalisen optisen häviön tai täydellisen fyysisen vian.

Suunniteltu ratkaisu

Perinteisten “tavallisten” kaapeleiden käyttö mustissa tai laajenevissa maaperissä on usein altis ongelmille. Näitä kaapeleita ei yksinkertaisesti ole suunniteltu kestämään voimia, joita mustat maaperät niihin kohdistavat, ja siksi ne vioittuvat nopeasti jo kohtuullisten maaperän siirtymien jälkeen. ScaleFibre on suunnitellut lujien kaapeleidensa valikoiman tarjoamaan lisälujuutta, joka kestää ympäristövoimia helpommin kuin tavalliset valokuitukaapelit. On olemassa kaksi yleistä mallia – erittäin luja yksivaippainen panssaroimaton valokuitukaapeli (vetolujuus 6 kN) ja erittäin luja ei-metallipanssaroitu valokuitukaapeli (vetolujuus 20 kN). Edellinen tarjoaa noin kolminkertaisen vetolujuuden perinteiseen löysään putkeen verrattuna, kun taas jälkimmäinen tarjoaa noin kymmenkertaisen vetolujuuden (ja lisää merkittävästi kaapelin kykyä kestää jyrsijöiden vaurioita).

Taso 1: Erittäin luja (6 kN)

6 kN:n erittäin luja taso tarjoaa merkittävän parannuksen alan standardiin 2 kN:n vetolujuusrajaan verrattuna, ja se on suunniteltu erityisesti kestämään suurempia asennus- ja ympäristökuormituksia. Tämä kaapelirakenne hyödyntää erikoistunutta polyeteenivaippaa (PE), johon on integroitu patentoituja parannuksia, jotka lisäävät dramaattisesti sen mekaanista kestävyyttä ilman lisäkerroksia. Säilyttäen virtaviivaisen profiilin tämä rakenne keskittyy kaapelin vetokapasiteetin ja puristuskestävyyden maksimointiin, tarjoten suuren kestävyyden yksivaipparakenteessa. Tämä tekee siitä tehokkaan valinnan tällaisiin suuren kuormituksen asennuksiin, joissa tavalliset kaapelit ovat riittämättömiä.

Tämä kaapeli ei sisällä panssarointia, ja se on siksi jyrsijänkestävyydeltään vain perinteisten panssaroimattomien kaapeleiden tasoa.

Featured Solution

Lujatekoinen löysäputkinen ulkokuitukaapeli

Lujatekoinen, kestävä löysäputki kriittisille verkkoreiteille, suunniteltu kestävyyteen silloin, kun maanliikkeet tai ankarat olosuhteet uhkaavat palvelun jatkuvuutta.

Näytä tuotetiedot

Taso 2: NMA Erittäin luja (20 kN)

Ei-metallipanssaroitu, erittäin luja rakenne vie kaapelinsuojauksen vielä pidemmälle. Ihanteellinen kriittisille kaapeleille riskialttiissa maaperäympäristöissä, tämä versio hyödyntää kiinteitä pultruusioituja FRP (kuituvahvisteinen muovi) -tankoja. Tämä eroaa yleisemmistä lasikuitulankapanssareista, ja sillä on lisäetu, että se tarjoaa merkittävän rakenteellisen jäykkyyden. Se antaa huomattavasti enemmän suojaa jyrsijöitä ja muita vastaavia vaurioita vastaan, sillä FRP-tangot ovat paksumpia, vahvempia ja tarjoavat laajemman peiton kuin lankatyylinen “panssarointi”.

Nämä kiinteät tangot tarjoavat aksiaalisen puristuskestävyyden (ACR). Ne toimivat palkkeina, jotka ylläpitävät kaapelin lineaarista eheyttä, estäen tehokkaasti puristuksen aiheuttamat vauriot ja perinteisiä kaapeleita heikentävän puristuskestävyyden.

Featured Solution

Erittäin luja panssaroitu irtoputkinen ulkokuitukaapeli

Erittäin luja panssaroitu irtoputki kriittisiin verkkoihin, joissa maanpinnan liikkeet tai ankarat olosuhteet uhkaavat palvelun jatkuvuutta.

Näytä tuotetiedot

Dielektrinen etu

Toisin kuin metallipanssaroidut kaapelivaihtoehdot, jotka eivät tyypillisesti tarjoa riittävää lujuutta mustan maaperän sovelluksiin, molempien ScaleFibren erittäin lujien kaapeleiden täysin dielektrinen (metallivapaa) rakenne tarjoaa olennaisia ​​käyttöetuja pitkän matkan runkoverkkoihin:

Sähkömagneettinen immuniteetti

Pitkän matkan reitit kulkevat usein rinnakkain suurjännitevoimalinjojen kanssa. Dielektriset kaapelit ovat ei-johtavia, suojaten verkkoa indusoituneilta virroilta ja salamaniskuilta, jotka voivat katastrofaalisesti sulattaa metallipanssaroidut vaihtoehdot.

Käyttötehokkuus

Toisin kuin metallipanssarointi, dielektriset kaapelit eivät vaadi maadoitusta tai liimausta sisääntulokohdissa, mikä vähentää merkittävästi kenttätyötä ja materiaalikustannuksia (BoM). Monilla lainkäyttöalueilla ne voivat myös jakaa olemassa olevat sähköputket tai -kanavat, joissa metallikaapelit ovat kiellettyjä.

Kemiallinen stabiilius

FRP-tangot ovat kemiallisesti inerttejä ja immuuneja korroosiolle. Korroosio on yleistä metallikaapeleissa kosteissa, happamissa maaperissä, mikä vaikuttaa haitallisesti kaapelijärjestelmän elinikään. Korroosio ei ainoastaan heikennä metallipanssaroinnin jyrsijänkestävyyttä, vaan se myös vähentää kaapelin lujuutta.

Johtopäätös

Kestävän digitaalisen runkoverkon rakentaminen reaktiivisen maaperän läpi vaatii suunnittelufilosofian, joka ottaa huomioon geotekniset vaikutukset. Luottaminen tavallisiin panssaroimattomiin tai lankapanssaroituihin kaapeleihin näissä ympäristöissä johtaa huoltokierteeseen ja lopulta vikaantumiseen. ScaleFibren massiivinen tankorakenne edustaa eroa korkeaa huoltoa vaativan vastuun ja pysyvän infrastruktuurin välillä.