一種適合tdr信號(hào)邊坡監(jiān)測(cè)的同軸電纜復(fù)合注漿體的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及巖±工程邊坡監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，尤其設(shè)及適合TDR信號(hào)邊坡監(jiān)測(cè)的巖±工程 領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 邊坡災(zāi)害防治最有效手段就是對(duì)邊坡健康狀況進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)，并根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果及 時(shí)提出預(yù)警信號(hào)，確保邊坡安全。常用的測(cè)斜法，需人工觀測(cè)，在臺(tái)風(fēng)暴雨季節(jié)邊坡危險(xiǎn)時(shí) 亥Ij，無法實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。TDR(TimeDomainReflectometry，時(shí)域反射法)是一種遠(yuǎn)程測(cè)試技術(shù)， 由TDR同軸電纜、電纜測(cè)試儀、數(shù)據(jù)記錄儀、遠(yuǎn)程通訊設(shè)備W及數(shù)據(jù)分析軟件組成，完整的 TDR系統(tǒng)可自動(dòng)的對(duì)邊坡穩(wěn)定狀況實(shí)現(xiàn)連續(xù)、實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，是一種更安全經(jīng)濟(jì)的監(jiān)測(cè)方法。 [000引但TDR技術(shù)在邊坡監(jiān)測(cè)中的關(guān)鍵技術(shù)問題，如同軸電纜的選擇、注漿體強(qiáng)度確定 等仍然有待深入研究。在研究成果基礎(chǔ)上，建立WTDR技術(shù)為基礎(chǔ)的邊坡變形自動(dòng)監(jiān)測(cè)與 數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸系統(tǒng)和基于TDR技術(shù)的邊坡預(yù)警預(yù)報(bào)系統(tǒng)，對(duì)于推動(dòng)TDR技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)于邊 坡監(jiān)測(cè)技術(shù)水平的提高，具有重要的理論和工程應(yīng)用價(jià)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明目的在于解決上述問題，找到一種對(duì)TDR信號(hào)反應(yīng)靈敏、且廉價(jià)因而易于 推廣應(yīng)用的同軸電纜，確定埋設(shè)方法，確定注漿復(fù)合體的配比和強(qiáng)度等內(nèi)容。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為： 一種適合TDR信號(hào)邊坡監(jiān)測(cè)的同軸電纜復(fù)合注漿體，包括： (1) 同軸電纜；該同軸電纜的內(nèi)導(dǎo)體直徑為2. 15mm，絕緣外徑為8. 90mm，外導(dǎo)體外徑為 10. 80mm，護(hù)套外徑為12. 50mm，特性阻抗為75Q，采用4層屏蔽結(jié)構(gòu)，屏蔽材料為侶巧和鍛 錫銅絲編織；衰減常數(shù)在5MHz小于等于1. 0地/100m;回波損耗在小于等于300MHz時(shí)大于 等于22地，屏蔽衰減在5MHz大于等于85地； (2) 現(xiàn)場(chǎng)鉆孔埋設(shè)前先剝?nèi)ネS電纜的保護(hù)皮套； (3) 鉆孔灌水泥砂漿，水泥漿配合比為1:1 (水泥；砂）； (4) 水泥砂漿強(qiáng)度為邊坡±體強(qiáng)度的1到3倍。
[0006] 本發(fā)明還提供一種制作適合TDR信號(hào)邊坡監(jiān)測(cè)的同軸電纜復(fù)合注漿體的方法， 包括；在邊坡監(jiān)測(cè)中采用同軸電纜材料，該同軸電纜的內(nèi)導(dǎo)體直徑為2. 15mm，絕緣外徑為 8. 90mm，外導(dǎo)體外徑為10. 80mm，護(hù)套外徑為12. 50mm,特性阻抗為75Q，采用4層屏蔽結(jié) 構(gòu)，屏蔽材料為侶巧和鍛錫銅絲編織；衰減常數(shù)在5MHz小于等于1. 0地/100m;回波損耗在 小于等于300MHz時(shí)大于等于22地，屏蔽衰減在5MHz大于等于85地；鉆孔埋設(shè)前先剝?nèi)?同軸電纜保護(hù)皮套，將同軸電纜固定在鉆孔中央，然后在孔內(nèi)灌滿水泥漿；水泥漿配合比為 1: (1~2)(水泥；砂)，強(qiáng)度為邊坡±體強(qiáng)度的1到3倍。
[0007] 所述的同軸電纜還連接有高速階躍脈沖發(fā)生器信號(hào)源和取樣示波器；其中取樣示 波器作為接收裝置和顯示器。所述的階躍脈沖發(fā)生器信號(hào)源是隧道二極管式階躍脈沖發(fā)生 器，該隧道二極管式階躍脈沖發(fā)生器具有15ps量級(jí)過度持續(xù)時(shí)間和50Q內(nèi)阻，且在50Q負(fù)載上能夠產(chǎn)生250mV準(zhǔn)階躍輸出。從理論上講，脈沖發(fā)生器的脈沖信號(hào)可W產(chǎn)生無限的 頻譜，然而在實(shí)際測(cè)量中，由于系統(tǒng)噪聲的存在，當(dāng)脈沖頻譜幅度衰減到系統(tǒng)噪聲電平W下 時(shí)，即達(dá)到了實(shí)際的頻率上限，因此，采用快前沿大幅度的脈沖信號(hào)源對(duì)提高上限頻率具有 十分重要的意義。本申請(qǐng)經(jīng)過大量的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，采用隧道二極管式階躍脈沖發(fā)生器的可用 頻譜高達(dá)30GHz，對(duì)隧道二極管式階躍脈沖發(fā)生器的階躍信號(hào)積分，可得沖激脈沖，沖激脈 沖為4V，脈寬（50%-50%)為74ps,沖激脈沖的頻譜在6GHz范圍內(nèi)基本是平坦的，在10GHz 處下降了 20地。
[000引與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)方案的有益效果是； 本發(fā)明采用的同軸電纜剪切位移大，并且在相同剪切位移情況下，反射系數(shù)幅值變化 量高，靈敏度高。由于在鉆孔埋設(shè)前先剝?nèi)チ送S電纜的保護(hù)皮套再進(jìn)行誘筑，進(jìn)一步提高 了同軸電纜監(jiān)測(cè)的靈敏性，同時(shí)誘筑于配合比為1 ;1水泥注漿體中剝皮的同軸電纜的靈敏 度低于誘筑于配合比為1 ;2水泥注漿體中剝皮的同軸電纜，但是其所能達(dá)到的最大相對(duì)位 移要大于誘筑于配合比為1 ;2水泥注漿體中剝皮的同軸電纜。因此可W根據(jù)工程實(shí)際情況 選定適宜的配合比來進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。
【具體實(shí)施方式】
[0009] 下面將結(jié)合具體實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)本發(fā)明中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所 描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施 例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬 于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0010] 首先通過試驗(yàn)選定合適的同軸電纜：為配合試驗(yàn)，?？谠O(shè)計(jì)了一個(gè)剪切設(shè)備來模 擬分析不同型號(hào)同軸電纜的局部剪切變形對(duì)TDR波形的影響。試驗(yàn)步驟如下： 設(shè)計(jì)并制作剪切模件 準(zhǔn)備電纜；選擇不同型號(hào)的電纜，分別在端部接上能與TDR100測(cè)試儀相連接的BNC轉(zhuǎn) 接頭。
[0011] 連接設(shè)備：連接同軸電纜與TDR100測(cè)試儀，連接TDR100與電腦。
[0012] 測(cè)試其數(shù)據(jù)波形是否能正常顯示。
[0013] 在液壓式萬能試驗(yàn)機(jī)(型號(hào)肥-100)上放置兩個(gè)磁性支座來固定百分表，固定好 剪切模件。
[0014]將剝皮的同軸電纜放置于剪切模件中，在剪切模件上加垂直荷載，使剪切塊與同 軸電纜輕微接觸，然后將百分表讀數(shù)調(diào)零，并記錄初始TDR信號(hào)。
[0015] 通過液壓式萬能試驗(yàn)機(jī)加載，控制每級(jí)剪切位移為1mm對(duì)同軸電纜進(jìn)行分級(jí)剪 切，并通過計(jì)算機(jī)記錄下每一級(jí)剪切位移下的TDR波形數(shù)據(jù)及剪切力讀數(shù)，直至同軸電纜 被剪斷。
[0016] 每種型號(hào)同軸電纜重復(fù)進(jìn)行6組剪切試驗(yàn)，W確保試驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性，試驗(yàn)記錄 下每一級(jí)剪切位移及相應(yīng)的TDR波形和剪切力的大小。
[0017] 同軸電纜剪切試驗(yàn)剪切位移與TDR反射系數(shù)幅值變化數(shù)據(jù)示于表1中。本申請(qǐng)針 對(duì)S種型號(hào)的同軸電纜進(jìn)行了剪切試驗(yàn)，該S種型號(hào)的同軸電纜的結(jié)構(gòu)和性能參數(shù)分別如 下： 型號(hào)A;該同軸電纜的內(nèi)導(dǎo)體直徑為1. 00mm，絕緣外徑為4. 80mm，外導(dǎo)體外徑為 7. 20mm，護(hù)套外徑為9. 9mm，特性阻抗為75Q，采用2層屏蔽結(jié)構(gòu)，屏蔽材料為侶巧和銅包侶 屏蔽網(wǎng)；衰減常數(shù)在200MHz不大于0. 150地/100m; 型號(hào)B;該同軸電纜的內(nèi)導(dǎo)體直徑為1. 66mm，絕緣外徑為7. 25mm，外導(dǎo)體外徑為 10. 30mm，護(hù)套外徑為12. 00mm，特性阻抗為75Q，采用2層屏蔽結(jié)構(gòu)，屏蔽材料為侶巧和鍛 銀銅絲編織；衰減常數(shù)在3000MHz不大于0. 520地/100m; 型號(hào)C;該同軸電纜的內(nèi)導(dǎo)體直徑為2. 15mm，絕緣外徑為8. 90mm，外導(dǎo)體外徑為 10. 80mm，護(hù)套外徑為12. 50mm，特性阻抗為75Q，采用4層屏蔽結(jié)構(gòu)，屏蔽材料為侶巧和鍛 錫銅絲編織；衰減常數(shù)在5MHz小于等于1. 0地/100m;回波損耗在小于等于300MHz時(shí)大于 等于22地，屏蔽衰減在5MHz大于等于85地。
[001引表1同軸電纜剪切試驗(yàn)剪切位移與TDR反射系數(shù)幅值變化數(shù)據(jù)匯總表
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種適合TDR信號(hào)邊坡監(jiān)測(cè)的同軸電纜復(fù)合注漿體，其特征在于，包括： (1) 同軸電纜：該同軸電纜的內(nèi)導(dǎo)體直徑為2. 15mm，絕緣外徑為8. 90mm，外導(dǎo)體外徑為 10. 80mm，護(hù)套外徑為12. 50mm，特性阻抗為75 Q，采用4層屏蔽結(jié)構(gòu)，屏蔽材料為鋁箔和鍍 錫銅絲編織；衰減常數(shù)在5MHz小于等于I. 0dB/100m ;回波損耗在小于等于300MHz時(shí)大于 等于22dB，屏蔽衰減在5MHz大于等于85 dB ; (2) 現(xiàn)場(chǎng)鉆孔埋設(shè)前先剝?nèi)ネS電纜的保護(hù)皮套，將剝?nèi)ケＷo(hù)皮套的同軸電纜固定在 鉆孔中央； (3) 鉆孔灌水泥砂漿，水泥砂漿中水泥：砂的配合比為1:1~2 ; (4) 水泥砂漿強(qiáng)度為邊坡土體強(qiáng)度的1到3倍。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的同軸電纜復(fù)合注漿體，其特征在于，所述的水泥砂漿中水泥： 砂的配合比為1:1。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的同軸電纜復(fù)合注漿體，其特征在于，所述的水泥砂漿中水泥： 砂的配合比為1:2。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的同軸電纜復(fù)合注漿體，其特征在于，所述的同軸電纜還連接 有階躍脈沖發(fā)生器信號(hào)源和取樣示波器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的同軸電纜復(fù)合注漿體，其特征在于，所述的階躍脈沖發(fā)生器 信號(hào)源是隧道二極管式階躍脈沖發(fā)生器，該隧道二極管式階躍脈沖發(fā)生器具有15ps量級(jí) 過度持續(xù)時(shí)間和50 Q內(nèi)阻，且在50 Q負(fù)載上能夠產(chǎn)生250mV準(zhǔn)階躍輸出。
6. -種制作權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的適合TDR信號(hào)邊坡監(jiān)測(cè)的同軸電纜復(fù)合注 漿體的方法，其特征在于，包括：在邊坡監(jiān)測(cè)中采用同軸電纜材料，該同軸電纜的內(nèi)導(dǎo)體直 徑為2. 15mm，絕緣外徑為8. 90mm，外導(dǎo)體外徑為10. 80mm，護(hù)套外徑為12. 50mm，特性阻抗 為75 D，采用4層屏蔽結(jié)構(gòu)，屏蔽材料為鋁箔和鍍錫銅絲編織；衰減常數(shù)在5MHz小于等于 I. 0dB/100m ;回波損耗在小于等于300MHz時(shí)大于等于22dB，屏蔽衰減在5MHz大于等于85 dB;鉆孔埋設(shè)前先剝?nèi)ネS電纜保護(hù)皮套，將同軸電纜固定在鉆孔中央，然后在孔內(nèi)灌滿水 泥漿；水泥砂漿中水泥：砂的配合比為1:1~2,強(qiáng)度為邊坡土體強(qiáng)度的1到3倍。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述的水泥砂漿中水泥：砂的配合比為 1:1〇
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述的水泥砂漿中水泥：砂的配合比為 1:2〇
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種適合TDR信號(hào)邊坡監(jiān)測(cè)的同軸電纜復(fù)合注漿體，包括：同軸電纜：該同軸電纜的內(nèi)導(dǎo)體直徑為2.15mm，絕緣外徑為8.90mm，外導(dǎo)體外徑為10.80mm，護(hù)套外徑為12.50mm,特性阻抗為75Ω，采用4層屏蔽結(jié)構(gòu)，屏蔽材料為鋁箔和鍍錫銅絲編織；衰減常數(shù)在5MHz小于等于1.0dB/100m；回波損耗在小于等于300MHz時(shí)大于等于22dB，屏蔽衰減在5MHz大于等于85dB；現(xiàn)場(chǎng)鉆孔埋設(shè)前先剝?nèi)ネS電纜的保護(hù)皮套，將剝?nèi)ケＷo(hù)皮套的同軸電纜固定在鉆孔中央；鉆孔灌水泥砂漿，水泥砂漿中水泥：砂的配合比為1:1～2；水泥砂漿強(qiáng)度為邊坡土體強(qiáng)度的1到3倍。
【IPC分類】G01B21-32
【公開號(hào)】CN104748717
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510167066
【發(fā)明人】鄭也平, 曾慶有, 劉毓氚, 盧才金, 左廣洲
【申請(qǐng)人】福建省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院
【公開日】2015年7月1日
【申請(qǐng)日】2015年4月10日