一种基于分布式光纤定点传感技术的地裂缝变形监测装置制造方法
【专利摘要】本发明属于光纤传感监测领域，尤其涉及一种基于分布式光纤定点传感技术的地裂缝变形监测装置。包括传感光缆，所述传感光缆的一端或两端设置有锚固件，所述锚固件下设置有固定支架，所述传感光缆与所述锚固件的连接处设置有注胶管，所述注胶管的两端设置有橡胶塞，所述注胶管的管壁设置有注胶孔，采集传感光缆的变形或应变信息，通过定位信息确定发生相对距离变化的锚固件位置，通过锚固件之间的距离变化进行地裂缝变形的预警监测或变形发展监测。通过锚固件的位置移动还能够通过网格化监测一定区域内多条裂缝的发生及发展变化，弥补了以往监测技术先发现后监测的不足。
【专利说明】一种基于分布式光纤定点传感技术的地裂缝变形监测装置
【技术领域】
[0001]本发明属于光纤传感监测领域，尤其涉及一种基于分布式光纤定点传感技术的地裂缝变形监测装置。
【背景技术】
[0002]地裂缝是一种因地面沉降而引发的地质灾害，具有缓变、积累和难以快速有效治理等特点。西安、太原、沧州、常州、无锡等地为地裂缝灾害严重区，因地裂缝引发了大规模的地面坍塌及建筑物毁坏丧失功能，局部地区已形成长数千米，宽一、二百米不等的地裂缝带，严重威胁了当地人民生命财产安全。地裂缝监测工作是治理地裂缝灾害、开展地裂缝机理研究的重要基础性工作。高效的地裂缝监测系统在地裂缝监测工作中有着广泛的应用，具有十分重要的意义。
[0003]针对应变(变形)监测的分布式光纤传感解调技术主要有:基于自发布里渊光时域反射技术(Brillouin Optical Time Domain Reflectormeter,缩写:B0TDR)、基于受激布里渊光时域反射技术(Brillouin Optical Time Domain Analysis缩写:B0TDA)以及基于瑞利散射和菲涅尔反射的光时域反射技术(Optical Time Domain Reflectometer缩写:0TDR)等。基于这些传感技术的监测系统要尽可能真实、详尽的通过解调设备获取被测对象的应变等状态变化。
[0004]针对地裂缝这一地质灾害的监测装置已有较广泛的研究，如一种自进滑轨悬锤式地裂缝变形监测装置(201010202368.8)，利用悬垂及测绳进行地裂缝变形的位移测量。基于分布式光纤传感技术的地裂缝变形监测装置，利用定点固定的方式通过传感光缆获取地裂缝的变形信息，具有分布式监测、监测范围大、传感装置简便、安装方便以及自动化监测等特点，不仅能够对已有裂缝进行监测，还能够通过网格化监测一定区域内多条裂缝的发生及发展变化，弥补了以往监测技术先发现后监测的不足。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是提供一种利用该监测系统对地裂缝变形监测，监测范围可覆盖一定的区域，通过定点的位置信息可确定地裂缝变形的位置，通过监测数据可得到各定点间的距离变化信息的变形监测装置。
[0006]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种基于分布式光纤定点传感技术的地裂缝变形监测装置，包括传感光缆，所述传感光缆的一端或两端设置有锚固件，所述锚固件下设置有固定支架，所述传感光缆与所述锚固件的连接处设置有注胶管，所述注胶管的两端设置有橡胶塞，所述注胶管的管壁设置有注胶孔，采集传感光缆的变形或应变信息，通过定位信息确定发生相对距离变化的锚固件位置，通过锚固件之间的距离变化进行地裂缝变形的预警监测或变形发展监测。
[0007]作为上述技术方案的进一步优化，所述传感光缆的外部套设有保护套管。
[0008]作为上述技术方案的进一步优化，所述锚固件为多个构成，多个锚固件之间形成直线或网格布设。
[0009]作为上述技术方案的进一步优化，所述固定支架的末端为植入泥土端，植入深度为 30_80cm。
[0010]所述锚固件为特制光缆传感定点锚固构件，将特制光缆传感定点锚固构件打入土体内，构件上部为传感光缆固定区段，传感点之间以管材护套以确保点间传感光缆不受回填土体的作用。通过传感光缆感知相邻固定点位置的土体相对变形量，以光缆受拉(压)的形式表现出来。
[0011]锚固件之间的传感光缆，其仅受到两端的作用力，光缆受拉则表明光缆两端锚固件以相背离的方向移动，光缆受压则表明光缆两端锚固件以相靠近的方向移动。锚固件打入土体内，锚固件的移动情况代表了该点位置土体的移动情况。在铺设过程中锚固点之间的距离为设计间距，通过对传感光缆监测应变进行积分计算即可得到相邻两锚固件之间的位移情况，从而得到沿监测区带上各锚固件所在位置的土体相对距离变化量。
[0012]本发明一种基于分布式光纤定点传感技术的地裂缝变形监测装置的有益效果主要表现为:
1.分布式监测，不仅能够对已有裂缝进行监测，通过锚固件的位置移动还能够通过网格化监测一定区域内多条裂缝的发生及发展变化，弥补了以往监测技术先发现后监测的不足。
[0013]2.长期监测，传感光缆因设置管套，耐腐蚀抗老化，传感器件不会因时间太长而失效，符合地裂缝灾害变形时间长的特点。
[0014]3.监测系统安装简便，锚固件安装和传感光缆固定在锚固件上是监测系统安装的主要内容，相对点式传感装置的不舍，该系统可在较短时间内完成大面积的布设。
[0015]4.自动化监测，可通过解调仪实现无人值守自动化监测数据采集，同时亦可实现远程控制监测数据采集传输。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本发明一种基于分布式光纤定点传感技术的地裂缝变形监测装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图及实施例描述本发明【具体实施方式】:
如图1所示，作为本发明一种基于分布式光纤定点传感技术的地裂缝变形监测装置的最佳实施方式，其包括传感光缆1，所述传感光缆I的端部设置有锚固件2，所述锚固件2下设置有固定支架3，所述传感光缆I与所述锚固件2的连接处设置有注胶管4，所述注胶管4的两端设置有橡胶塞5，所述注胶管4的管壁设置有注胶孔6，通过采集传感光缆I的变形或应变信息，通过定位信息确定发生相对距离变化的锚固件2位置，通过锚固件2之间的距离变化进行地裂缝变形的预警监测或变形发展监测。
[0018]所述传感光缆I的外部套设有保护套管。
[0019]所述锚固件2为多个构成，多个锚固件2之间形成直线或网格布设。
[0020]所述固定支架3的末端为植入泥土端,植入深度为30_80cm。[0021]本实施例的实施过程具体如下:
a)根据监测现场的实际情况以及监测要求合理选取监测区带，标明监测区带的端点；
b)开挖土槽，根据标示的监测区带进行开挖，土槽开挖深度50cm，宽25cm;沿监测方向务必保持土槽呈直线，避免歪扭。
[0022]c)测量定点，在土槽上标示出各定点的位置，并放置固定支架。将传感光缆依次穿过各固定支架，同时固定支架之间的保护管套依次安装。
[0023]d)将固定支架打入相应标示点处的泥土内，打入深度需满足设计要求。在监测区带两端对传感光缆加一定的拉力进行预拉，可用拉力计控制预拉力的大小。
[0024]e)在保持预拉力的情况下，在各锚固点通过注胶孔将结构胶注入注胶管中，进行注胶方式的将传感光缆和固定支架和注胶管进行耦合固定，注入注胶孔时，需通过橡胶塞将注胶管两头堵塞，防止注胶流出，保护管套和注胶管之间的孔隙采用止水橡胶充填，防止泥浆灌入，影响传感光缆和保护套管之间的滑动，待固定完成后方可撤去预拉力。
[0025]f) 土槽进行回填，回填过程注意保护传感光缆及固定支架。在监测区带的端点引出信号传输光缆。
[0026]监测系统简述:该监测系统涉及的监测装置由传感光缆、锚固件、硬质护管、信号传输光缆以及光信号解调仪组成。锚固件根据监测要求布设于地裂缝灾害发生区域，传感光缆贯穿各锚固件，相邻锚固件之间的传感光缆以被拉伸的形态固定在定点锚固件上，光信号解调仪通过信号传输光缆解调传感光缆的变形信息。当发生地裂缝变形时，裂缝附近的锚固件之间的相对距离发生变化，导致该处锚固件之间的传感光缆产生相应的拉伸或压缩，从而通过光缆的应变信息及应变位置信息，监测地裂缝的发生位置及发展情况。
[0027]本发明的地裂缝变形监测特征:
1.分布式传感特征:解调仪采用分布式光纤传感技术，即各锚固件间的传感光缆均可感知该位置地裂缝(如发生)的变形信息。
[0028]2.多种传感模式:可采用一根或多跟传感光缆，传感光缆可采用单模光纤或多模光纤，以满足不同的解调技术和监测目的。
[0029]3.定点式监测:该监测系统获取的是锚固件之间的相对距离变化信息，可通过确定锚固件的位置获得地裂缝变形的发生位置。
[0030]监测系统安装特征:
1.开挖泥土以减小监测期内外部环境对监测系统的影响，在固定方向开挖泥土以进行锚固件的布设和光缆的铺设工作，土槽尺寸以50cm深25cm宽为宜。
[0031]2.锚固件定点，通过确定锚固件的位置以达到日后监测过程中地裂缝位置定位的目的；通过确定锚固件之间的距离，达到日后通过传感光缆应变计算锚固件之间距离变化量。
[0032]3.保护套管安装，通过保护套管的安装隔离回填过程及回填后周边土体对传感光缆的影响。
[0033]4.锚固件与土体固定，将锚固构件打入相应标示点处的土体内，打入深度需满足设计要求，一般为30cm至50cm,在本实施例中优选为50cm,以确定锚固件与相应位置的土体同步变形移动。
[0034]5.锚固件与传感光缆固定，传感光缆与锚固件之间采用注胶会咬合摩擦的固定方式，以保证锚固件的移动变形引起传感光缆的拉伸(压缩)。
[0035]传感光缆施加预拉力，使锚固件之间的传感光缆在初始状态处于受拉状态，从而确保日后相邻锚固件相靠近移动时的监测效果。
[0036]上面结合附图对本发明优选实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。
[0037]不脱离本发明的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本发明不限于特定的实施方式，本发明的范围由所附权利要求限定。
【权利要求】
1.一种基于分布式光纤定点传感技术的地裂缝变形监测装置，其特征在于，包括传感光缆，所述传感光缆的一端或两端设置有锚固件，所述锚固件下设置有固定支架，所述传感光缆与所述锚固件的连接处设置有注胶管，所述注胶管的两端设置有橡胶塞，所述注胶管的管壁设置有注胶孔。
2.根据权利要求1所述的一种基于分布式光纤定点传感技术的地裂缝变形监测装置，其特征在于，所述传感光缆的外部套设有保护套管。
3.根据权利要求1所述的一种基于分布式光纤定点传感技术的地裂缝变形监测装置，其特征在于，所述锚固件为多个构成，多个锚固件之间形成直线或网格布设。
4.根据权利要求1所述的一种基于分布式光纤定点传感技术的地裂缝变形监测装置，其特征在于，所述固定支架的末端为植入泥土端，植入深度为30-80cm。
【文档编号】G01B11/16GK103884290SQ201210561317
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2012年12月21日 优先权日:2012年12月21日
【发明者】魏广庆, 许凤高, 李书华, 施斌, 胡盛, 卢俊武 申请人:苏州南智传感科技有限公司