基于多点连续光栅的土体分层沉降测试装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种基于多点连续光栅的土体分层沉降测试装置，包括感测光缆、绳体和配重块；感测光缆包括应变感测光缆本体和定点封装体，应变感测光缆本体为具有多点连续光栅的定点式应变感测光缆，应变感测光缆本体包括光缆内芯和包裹于光缆内芯外的护套，光缆内芯上分布有不剥涂覆层而直接刻写的光栅点，应变感测光缆的测试量程为0

【技术实现步骤摘要】
基于多点连续光栅的土体分层沉降测试装置


[0001]本技术属于土木工程光纤监测
，具体涉及一种基于多点连续光栅的土体分层沉降测试装置。

技术介绍

[0002]光纤光栅传感技术是近些年来日趋成熟的一种新型的传感检测技术，在地质岩土监测领域已经得到了广泛的应用。相对于常规的沉降监测仪或者分层沉降标等传统的传感手段，基于光纤介质和光路信息传递无疑使得光纤传感技术具有抗电磁、耐腐蚀、轻便灵巧等诸多优势，可达到智能检测的目的。
[0003]光纤光栅传感器没有繁琐的检测步骤和大量的工作量，它能够进行多范围、大深度的实时多点监测，既及时准确地提供了信息资料，又避免了因人工判断的误差和漏报误报，因此基于光纤光栅的准分布式技术在土体沉降监测领域具有技术优势。
[0004]然而，现有的光纤传感监测技术在土地沉降检测时存在诸多问题：其一，一般的光纤沉降监测手段虽然能够感知整体的土体沉降变形，但不能准确地分辨每一层的沉降信息；其二，由于监测点数不足而导致沉降信息不够准确；其三，布设于土体内的光缆不能够很好地协调变形；其四，光缆对于局部变形过大不能够灵敏反映，检测量程小；其五，对于小直径的钻孔施工困难。

技术实现思路

[0005]本技术的目的是提供一种基于多点连续光栅的土体分层沉降测试装置，以解决光纤传感器不能准确地分辨每一层的沉降信息、检测到的沉降信息不够准确以及因不能很好地协调变形而导致光缆布设不便的问题，以更好地服务工程实际。
[0006]本技术提供了如下的技术方案：
[0007]基于多点连续光栅的土体分层沉降测试装置，包括感测光缆、绳体和配重块；
[0008]所述感测光缆包括应变感测光缆本体和定点封装体，所述应变感测光缆本体为具有多点连续光栅的定点式应变感测光缆，所述应变感测光缆本体包括光缆内芯和包裹于所述光缆内芯外侧的护套，所述光缆内芯上密集分布有不剥涂覆层而直接刻写的光栅点，所述应变感测光缆的测试量程为0-20000με；所述定点封装体包括多个间隔地套设于所述护套外的定点点位套；
[0009]所述感测光缆、配重块与绳体连接成一体并可缓慢放入井孔内，所述感测光缆通过数据传输线连接数据处理器。
[0010]优选的，所述定点点位套外壁的环向设有若干凸起状的加筋环，加筋环的表面沿周向分布有多个止动棘齿。
[0011]优选的，所述感测光缆的直径为3-6mm，定点封装体处的直径为5-9mm，且定点间距为1-10m。
[0012]优选的，所述护套、所述定点点位套和所述加筋环为一体成型。
[0013]优选的，所述井孔上方安装放线架，所述绳体卷绕于所述放线架上，所述绳体与所述配重块固定连接，所述感测光缆绑扎于所述绳体的另一端且所述感测光缆的下端与所述配重块之间留有间距。
[0014]优选的，所述感测光缆竖直地放入井孔中。
[0015]优选的，所述井孔内由回填料填满，所述回填料包括中砂与粘土球的混合物。
[0016]本技术的有益效果是：
[0017]1、本技术的感测光缆的光栅点采用不剥离涂覆层直接刻写的方式，可将光栅的应变测试最大量程从5000με提高至20000με，从而能更精确感知局部大变形，较大地提高了最大沉降量量程。在不剥离涂覆层的光纤上直接刻写光栅，光栅的谐振波长、峰值损耗和附加损耗的变化更趋平缓，而且平均损耗更小；涂覆层的存在会提高光栅的机械强度，有效减少光纤所受的机械损伤。
[0018]2、感测光缆采用多点密集测试的识别方式，使得单根光缆的光栅测点数量可达2000个，从而实现单根光缆对土体的精细化分层工作，保障明确感知各部位沉降。
[0019]3、感测光缆采用定点封装结构，定点间距变化范围为1m-10m，不仅提高了光缆的抗局部大变形能力，又保障了传感器长期工作和有效识别分层的能力。
[0020]4、感测光缆的定点位置设计凸起状的加筋环，形成一连串局部锚固点，增加光缆与土体的耦合性能。
[0021]5、将感测光缆与配重块和绳体一起放入井孔内，下放时仅绳体受力，使感测光缆全长度直埋布设，全长度、每一层精准感知土体沉降变形分布情况，并且布设过程更方便。
[0022]6、本技术采用的光缆直径3-6mm、定点封装体处的直径为5-9mm，可实现小钻孔的便捷布设。
附图说明
[0023]附图用来提供对本技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本技术的实施例一起用于解释本技术，并不构成对本技术的限制。在附图中：
[0024]图1是本技术的感测光缆结构示意图；
[0025]图2是本技术的测试装置的布设结构示意图；
[0026]图中标记为：1.感测光缆；2.绳体；3.配重块；4.光缆内芯；5.护套；6.定点点位套；7.加筋环；8.数据处理器；9.井孔；10.放线架；11.绕线轴；12.轧带；13.回填料；14.止动棘齿。
具体实施方式
[0027]如图1和图2所示，基于多点连续光栅的土体分层沉降测试装置，包括感测光缆1、绳体2和配重块3。
[0028]感测光缆1包括应变感测光缆本体和定点封装体，应变感测光缆本体为具有多点连续光栅的定点式应变感测光缆，应变感测光缆本体包括光缆内芯4和包裹于光缆内芯4外侧的护套5，光缆内芯4上密集分布有不剥涂覆层而直接刻写的光栅点，可将应变感测光缆的测试量程提高至0-20000με，在不剥离涂覆层的光纤上直接刻写光栅，光栅的谐振波长、峰值损耗和附加损耗的变化更趋平缓，而且平均损耗更小；涂覆层的存在会提高光栅的机
械强度，有效减少光纤所受的机械损伤；光缆内芯4上密集分布的光栅点数量可达2000个，从而实现单根光缆对土体的精细化分层工作，保障明确感知各部位沉降。定点封装体包括多个间隔地套设于护套5外的定点点位套6；定点点位套6外壁的环向设有若干凸起状的加筋环7，增加感测光缆1与土体的耦合性能，加筋环7的表面沿周向分布有若干止动棘齿14，止动棘齿14进一步增强感测光缆1与土体的耦合性能，防止感测光缆1发生转动。护套5、定点点位套6和加筋环7为一体成型。感测光缆1的直径为3-6mm，定点封装体处的直径为5-9mm，且定点间距为1-10m。
[0029]感测光缆1通过数据传输线连接多点密集测试装置的数据处理器8，感测光缆1、配重块3与绳体2连接成一体并可缓慢放入井孔9内，绳体2可选用钢丝绳。具体安装结构可以是：在井孔9上方安装放线架10，绳体2卷绕于放线架10的绕线轴11上，绳体2与配重块3捆绑连接，感测光缆1由轧带12每间隔2-3m绑扎于绳体2的另一端，且感测光缆1的下端与配重块3之间留有间距，配重块3使感测光缆1可竖直地下放至井孔9内，保证其检测精度，且该过程中仅有绳体2受力，保护感测光缆1不受折损。
[0030]感测光缆1投放完成后，由回填料13填满井孔9，回填料13包括中砂与粘土球的混合物。
[0031]本测试装置的的测试方法为：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于多点连续光栅的土体分层沉降测试装置，其特征在于，包括感测光缆、绳体和配重块；所述感测光缆包括应变感测光缆本体和定点封装体，所述应变感测光缆本体为具有多点连续光栅的定点式应变感测光缆，所述应变感测光缆本体包括光缆内芯和包裹于所述光缆内芯外侧的护套，所述光缆内芯上分布有不剥涂覆层而直接刻写的光栅点，所述应变感测光缆的测试量程为0-20000με；所述定点封装体包括多个间隔地套设于所述护套外的定点点位套；所述感测光缆、配重块与绳体连接成一体并可放入井孔内，所述感测光缆通过数据传输线连接数据处理器。2.根据权利要求1所述的基于多点连续光栅的土体分层沉降测试装置，其特征在于，所述定点点位套外壁的环向设有若干凸起状的加筋环，所述加筋环的表面沿周向分布有多个止动棘齿。3.根据权利要求1所述的基于多点连续光栅的土体分层沉降测试装置，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：张继清，张浩亮，戴勇，廖令军，汪阳，莫成，肖宝静，侯靖宇，费瑞振，焦忺玥，魏广庆，王宏宪，贾立翔，陈明银，
申请(专利权)人：中国铁路设计集团有限公司，
类型：新型
国别省市：