一種基于分布式光纖定點(diǎn)傳感技術(shù)的地裂縫變形監(jiān)測裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于光纖傳感監(jiān)測領(lǐng)域，尤其涉及一種基于分布式光纖定點(diǎn)傳感技術(shù)的地裂縫變形監(jiān)測裝置。包括傳感光纜，所述傳感光纜的一端或兩端設(shè)置有錨固件，所述錨固件下設(shè)置有固定支架，所述傳感光纜與所述錨固件的連接處設(shè)置有注膠管，所述注膠管的兩端設(shè)置有橡膠塞，所述注膠管的管壁設(shè)置有注膠孔，采集傳感光纜的變形或應(yīng)變信息，通過定位信息確定發(fā)生相對距離變化的錨固件位置，通過錨固件之間的距離變化進(jìn)行地裂縫變形的預(yù)警監(jiān)測或變形發(fā)展監(jiān)測。通過錨固件的位置移動還能夠通過網(wǎng)格化監(jiān)測一定區(qū)域內(nèi)多條裂縫的發(fā)生及發(fā)展變化，彌補(bǔ)了以往監(jiān)測技術(shù)先發(fā)現(xiàn)后監(jiān)測的不足。
【專利說明】一種基于分布式光纖定點(diǎn)傳感技術(shù)的地裂縫變形監(jiān)測裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光纖傳感監(jiān)測領(lǐng)域，尤其涉及一種基于分布式光纖定點(diǎn)傳感技術(shù)的地裂縫變形監(jiān)測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]地裂縫是一種因地面沉降而引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害，具有緩變、積累和難以快速有效治理等特點(diǎn)。西安、太原、滄州、常州、無錫等地為地裂縫災(zāi)害嚴(yán)重區(qū)，因地裂縫引發(fā)了大規(guī)模的地面坍塌及建筑物毀壞喪失功能，局部地區(qū)已形成長數(shù)千米，寬一、二百米不等的地裂縫帶，嚴(yán)重威脅了當(dāng)?shù)厝嗣裆?cái)產(chǎn)安全。地裂縫監(jiān)測工作是治理地裂縫災(zāi)害、開展地裂縫機(jī)理研究的重要基礎(chǔ)性工作。高效的地裂縫監(jiān)測系統(tǒng)在地裂縫監(jiān)測工作中有著廣泛的應(yīng)用，具有十分重要的意義。
[0003]針對應(yīng)變(變形)監(jiān)測的分布式光纖傳感解調(diào)技術(shù)主要有:基于自發(fā)布里淵光時(shí)域反射技術(shù)(Brillouin Optical Time Domain Reflectormeter,縮寫:B0TDR)、基于受激布里淵光時(shí)域反射技術(shù)(Brillouin Optical Time Domain Analysis縮寫:B0TDA)以及基于瑞利散射和菲涅爾反射的光時(shí)域反射技術(shù)(Optical Time Domain Reflectometer縮寫:0TDR)等?；谶@些傳感技術(shù)的監(jiān)測系統(tǒng)要盡可能真實(shí)、詳盡的通過解調(diào)設(shè)備獲取被測對象的應(yīng)變等狀態(tài)變化。
[0004]針對地裂縫這一地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)測裝置已有較廣泛的研究，如一種自進(jìn)滑軌懸錘式地裂縫變形監(jiān)測裝置(201010202368.8)，利用懸垂及測繩進(jìn)行地裂縫變形的位移測量。基于分布式光纖傳感技術(shù)的地裂縫變形監(jiān)測裝置，利用定點(diǎn)固定的方式通過傳感光纜獲取地裂縫的變形信息，具有分布式監(jiān)測、監(jiān)測范圍大、傳感裝置簡便、安裝方便以及自動化監(jiān)測等特點(diǎn)，不僅能夠?qū)σ延辛芽p進(jìn)行監(jiān)測，還能夠通過網(wǎng)格化監(jiān)測一定區(qū)域內(nèi)多條裂縫的發(fā)生及發(fā)展變化，彌補(bǔ)了以往監(jiān)測技術(shù)先發(fā)現(xiàn)后監(jiān)測的不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種利用該監(jiān)測系統(tǒng)對地裂縫變形監(jiān)測，監(jiān)測范圍可覆蓋一定的區(qū)域，通過定點(diǎn)的位置信息可確定地裂縫變形的位置，通過監(jiān)測數(shù)據(jù)可得到各定點(diǎn)間的距離變化信息的變形監(jiān)測裝置。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種基于分布式光纖定點(diǎn)傳感技術(shù)的地裂縫變形監(jiān)測裝置，包括傳感光纜，所述傳感光纜的一端或兩端設(shè)置有錨固件，所述錨固件下設(shè)置有固定支架，所述傳感光纜與所述錨固件的連接處設(shè)置有注膠管，所述注膠管的兩端設(shè)置有橡膠塞，所述注膠管的管壁設(shè)置有注膠孔，采集傳感光纜的變形或應(yīng)變信息，通過定位信息確定發(fā)生相對距離變化的錨固件位置，通過錨固件之間的距離變化進(jìn)行地裂縫變形的預(yù)警監(jiān)測或變形發(fā)展監(jiān)測。
[0007]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步優(yōu)化，所述傳感光纜的外部套設(shè)有保護(hù)套管。
[0008]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步優(yōu)化，所述錨固件為多個(gè)構(gòu)成，多個(gè)錨固件之間形成直線或網(wǎng)格布設(shè)。
[0009]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步優(yōu)化，所述固定支架的末端為植入泥土端，植入深度為 30_80cm。
[0010]所述錨固件為特制光纜傳感定點(diǎn)錨固構(gòu)件，將特制光纜傳感定點(diǎn)錨固構(gòu)件打入土體內(nèi)，構(gòu)件上部為傳感光纜固定區(qū)段，傳感點(diǎn)之間以管材護(hù)套以確保點(diǎn)間傳感光纜不受回填土體的作用。通過傳感光纜感知相鄰固定點(diǎn)位置的土體相對變形量，以光纜受拉(壓)的形式表現(xiàn)出來。
[0011]錨固件之間的傳感光纜，其僅受到兩端的作用力，光纜受拉則表明光纜兩端錨固件以相背離的方向移動，光纜受壓則表明光纜兩端錨固件以相靠近的方向移動。錨固件打入土體內(nèi)，錨固件的移動情況代表了該點(diǎn)位置土體的移動情況。在鋪設(shè)過程中錨固點(diǎn)之間的距離為設(shè)計(jì)間距，通過對傳感光纜監(jiān)測應(yīng)變進(jìn)行積分計(jì)算即可得到相鄰兩錨固件之間的位移情況，從而得到沿監(jiān)測區(qū)帶上各錨固件所在位置的土體相對距離變化量。
[0012]本發(fā)明一種基于分布式光纖定點(diǎn)傳感技術(shù)的地裂縫變形監(jiān)測裝置的有益效果主要表現(xiàn)為:
1.分布式監(jiān)測，不僅能夠?qū)σ延辛芽p進(jìn)行監(jiān)測，通過錨固件的位置移動還能夠通過網(wǎng)格化監(jiān)測一定區(qū)域內(nèi)多條裂縫的發(fā)生及發(fā)展變化，彌補(bǔ)了以往監(jiān)測技術(shù)先發(fā)現(xiàn)后監(jiān)測的不足。
[0013]2.長期監(jiān)測，傳感光纜因設(shè)置管套，耐腐蝕抗老化，傳感器件不會因時(shí)間太長而失效，符合地裂縫災(zāi)害變形時(shí)間長的特點(diǎn)。
[0014]3.監(jiān)測系統(tǒng)安裝簡便，錨固件安裝和傳感光纜固定在錨固件上是監(jiān)測系統(tǒng)安裝的主要內(nèi)容，相對點(diǎn)式傳感裝置的不舍，該系統(tǒng)可在較短時(shí)間內(nèi)完成大面積的布設(shè)。
[0015]4.自動化監(jiān)測，可通過解調(diào)儀實(shí)現(xiàn)無人值守自動化監(jiān)測數(shù)據(jù)采集，同時(shí)亦可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制監(jiān)測數(shù)據(jù)采集傳輸。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明一種基于分布式光纖定點(diǎn)傳感技術(shù)的地裂縫變形監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例描述本發(fā)明【具體實(shí)施方式】:
如圖1所示，作為本發(fā)明一種基于分布式光纖定點(diǎn)傳感技術(shù)的地裂縫變形監(jiān)測裝置的最佳實(shí)施方式，其包括傳感光纜1，所述傳感光纜I的端部設(shè)置有錨固件2，所述錨固件2下設(shè)置有固定支架3，所述傳感光纜I與所述錨固件2的連接處設(shè)置有注膠管4，所述注膠管4的兩端設(shè)置有橡膠塞5，所述注膠管4的管壁設(shè)置有注膠孔6，通過采集傳感光纜I的變形或應(yīng)變信息，通過定位信息確定發(fā)生相對距離變化的錨固件2位置，通過錨固件2之間的距離變化進(jìn)行地裂縫變形的預(yù)警監(jiān)測或變形發(fā)展監(jiān)測。
[0018]所述傳感光纜I的外部套設(shè)有保護(hù)套管。
[0019]所述錨固件2為多個(gè)構(gòu)成，多個(gè)錨固件2之間形成直線或網(wǎng)格布設(shè)。
[0020]所述固定支架3的末端為植入泥土端,植入深度為30_80cm。[0021]本實(shí)施例的實(shí)施過程具體如下:
a)根據(jù)監(jiān)測現(xiàn)場的實(shí)際情況以及監(jiān)測要求合理選取監(jiān)測區(qū)帶，標(biāo)明監(jiān)測區(qū)帶的端點(diǎn)；
b)開挖土槽，根據(jù)標(biāo)示的監(jiān)測區(qū)帶進(jìn)行開挖，土槽開挖深度50cm，寬25cm;沿監(jiān)測方向務(wù)必保持土槽呈直線，避免歪扭。
[0022]c)測量定點(diǎn)，在土槽上標(biāo)示出各定點(diǎn)的位置，并放置固定支架。將傳感光纜依次穿過各固定支架，同時(shí)固定支架之間的保護(hù)管套依次安裝。
[0023]d)將固定支架打入相應(yīng)標(biāo)示點(diǎn)處的泥土內(nèi)，打入深度需滿足設(shè)計(jì)要求。在監(jiān)測區(qū)帶兩端對傳感光纜加一定的拉力進(jìn)行預(yù)拉，可用拉力計(jì)控制預(yù)拉力的大小。
[0024]e)在保持預(yù)拉力的情況下，在各錨固點(diǎn)通過注膠孔將結(jié)構(gòu)膠注入注膠管中，進(jìn)行注膠方式的將傳感光纜和固定支架和注膠管進(jìn)行耦合固定，注入注膠孔時(shí)，需通過橡膠塞將注膠管兩頭堵塞，防止注膠流出，保護(hù)管套和注膠管之間的孔隙采用止水橡膠充填，防止泥漿灌入，影響傳感光纜和保護(hù)套管之間的滑動，待固定完成后方可撤去預(yù)拉力。
[0025]f) 土槽進(jìn)行回填，回填過程注意保護(hù)傳感光纜及固定支架。在監(jiān)測區(qū)帶的端點(diǎn)引出信號傳輸光纜。
[0026]監(jiān)測系統(tǒng)簡述:該監(jiān)測系統(tǒng)涉及的監(jiān)測裝置由傳感光纜、錨固件、硬質(zhì)護(hù)管、信號傳輸光纜以及光信號解調(diào)儀組成。錨固件根據(jù)監(jiān)測要求布設(shè)于地裂縫災(zāi)害發(fā)生區(qū)域，傳感光纜貫穿各錨固件，相鄰錨固件之間的傳感光纜以被拉伸的形態(tài)固定在定點(diǎn)錨固件上，光信號解調(diào)儀通過信號傳輸光纜解調(diào)傳感光纜的變形信息。當(dāng)發(fā)生地裂縫變形時(shí)，裂縫附近的錨固件之間的相對距離發(fā)生變化，導(dǎo)致該處錨固件之間的傳感光纜產(chǎn)生相應(yīng)的拉伸或壓縮，從而通過光纜的應(yīng)變信息及應(yīng)變位置信息，監(jiān)測地裂縫的發(fā)生位置及發(fā)展情況。
[0027]本發(fā)明的地裂縫變形監(jiān)測特征:
1.分布式傳感特征:解調(diào)儀采用分布式光纖傳感技術(shù)，即各錨固件間的傳感光纜均可感知該位置地裂縫(如發(fā)生)的變形信息。
[0028]2.多種傳感模式:可采用一根或多跟傳感光纜，傳感光纜可采用單模光纖或多模光纖，以滿足不同的解調(diào)技術(shù)和監(jiān)測目的。
[0029]3.定點(diǎn)式監(jiān)測:該監(jiān)測系統(tǒng)獲取的是錨固件之間的相對距離變化信息，可通過確定錨固件的位置獲得地裂縫變形的發(fā)生位置。
[0030]監(jiān)測系統(tǒng)安裝特征:
1.開挖泥土以減小監(jiān)測期內(nèi)外部環(huán)境對監(jiān)測系統(tǒng)的影響，在固定方向開挖泥土以進(jìn)行錨固件的布設(shè)和光纜的鋪設(shè)工作，土槽尺寸以50cm深25cm寬為宜。
[0031]2.錨固件定點(diǎn)，通過確定錨固件的位置以達(dá)到日后監(jiān)測過程中地裂縫位置定位的目的；通過確定錨固件之間的距離，達(dá)到日后通過傳感光纜應(yīng)變計(jì)算錨固件之間距離變化量。
[0032]3.保護(hù)套管安裝，通過保護(hù)套管的安裝隔離回填過程及回填后周邊土體對傳感光纜的影響。
[0033]4.錨固件與土體固定，將錨固構(gòu)件打入相應(yīng)標(biāo)示點(diǎn)處的土體內(nèi)，打入深度需滿足設(shè)計(jì)要求，一般為30cm至50cm,在本實(shí)施例中優(yōu)選為50cm,以確定錨固件與相應(yīng)位置的土體同步變形移動。
[0034]5.錨固件與傳感光纜固定，傳感光纜與錨固件之間采用注膠會咬合摩擦的固定方式，以保證錨固件的移動變形引起傳感光纜的拉伸(壓縮)。
[0035]傳感光纜施加預(yù)拉力，使錨固件之間的傳感光纜在初始狀態(tài)處于受拉狀態(tài)，從而確保日后相鄰錨固件相靠近移動時(shí)的監(jiān)測效果。
[0036]上面結(jié)合附圖對本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式作了詳細(xì)說明，但是本發(fā)明不限于上述實(shí)施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下做出各種變化。
[0037]不脫離本發(fā)明的構(gòu)思和范圍可以做出許多其他改變和改型。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于特定的實(shí)施方式，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求限定。
【權(quán)利要求】
1.一種基于分布式光纖定點(diǎn)傳感技術(shù)的地裂縫變形監(jiān)測裝置，其特征在于，包括傳感光纜，所述傳感光纜的一端或兩端設(shè)置有錨固件，所述錨固件下設(shè)置有固定支架，所述傳感光纜與所述錨固件的連接處設(shè)置有注膠管，所述注膠管的兩端設(shè)置有橡膠塞，所述注膠管的管壁設(shè)置有注膠孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于分布式光纖定點(diǎn)傳感技術(shù)的地裂縫變形監(jiān)測裝置，其特征在于，所述傳感光纜的外部套設(shè)有保護(hù)套管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于分布式光纖定點(diǎn)傳感技術(shù)的地裂縫變形監(jiān)測裝置，其特征在于，所述錨固件為多個(gè)構(gòu)成，多個(gè)錨固件之間形成直線或網(wǎng)格布設(shè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于分布式光纖定點(diǎn)傳感技術(shù)的地裂縫變形監(jiān)測裝置，其特征在于，所述固定支架的末端為植入泥土端，植入深度為30-80cm。
【文檔編號】G01B11/16GK103884290SQ201210561317
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月21日
【發(fā)明者】魏廣慶, 許鳳高, 李書華, 施斌, 胡盛, 盧俊武 申請人:蘇州南智傳感科技有限公司