[发明专利]光纤动孔隙水压计

说明书

技术领域

本发明涉及一种水压计，具体地说是一种测量沥青混凝土路面内孔隙水压的光纤动孔隙水压计，也可用于岩土工程内动孔隙水压测试。

背景技术

我国的路面结构设计习惯上不考虑路面内部(或结构层)排水，也不考虑防止水侵害基层，结果使水进到面层但出不来，任其在路面结构层内发挥破坏作用。

目前公路工程沥青面层破坏的一个很重要的原因是水所引起的。沥青面层中水的来源有地面降水和路基中挤上来的水。大气降水渗到沥青面层中而排不出去，在汽车荷载及温度变化的作用下，使沥青面层产生破坏。冬春季节，降雪(白天融化后)和降水渗入路面，夜间冻结，第二天白天融化，夜间又冻结，这种多次反复冻融作用会使水破坏更严重。

一、路面水破坏的原因

水破坏的现象在各地路面中普遍存在，对公路路面造成了十分严重的破坏。路面积水渗入面层后，根据水的不同滞留位置，在车辆高速行驶作用下，会产生以下不同的破坏现象。

(一)表面产生坑洞

降水过程中，雨水会进入并滞留在表面层沥青混凝土的空隙中，在大量车辆高速行驶所产生的冲击荷载的作用下，路面积水所产生的动水压力使沥青从碎石表面剥落下来，局部沥青混凝土变成松散，碎石被车轮甩出，路面形成坑洞。在采用半开式沥青混凝土表面层时，路面产生的水破坏较为严重。

(二)表面层和中面层同时产生坑洞以及局部表面产生网裂和变形

降水过程中，如自由水渗入并滞留在表面层和中面层内，行车荷载作用使两层内沥青混凝土中部分碎石上的沥青剥落，导致表面产生网裂、变形和向外侧推挤或形成坑洞。

(三)唧泥、网裂、坑洞

路面水透过沥青面层滞留在半刚性基层顶面，在车辆高速行驶作用下，基层混合料表层的细料在自由水所产生的动水压力的冲刷下，形成灰白色泥浆。灰浆被行车压唧到路表面，使路面出现一块一块的白色灰浆；灰浆数量大的情况下，会逐步形成坑洞；在基层表面大面积唧泥的情况下，基层顶面松软，路面出现变形或网裂。由于路面的变形和网裂，路面水更容易渗入，产生恶性循环，最终导致路面破坏。

沥青路面产生破坏的主要因素是沥青混凝土本身的空隙率大、压实度不够、粒料不均匀。空隙率大时，雨后势必会在路面中积水。沥青面层中的水无法排出，沥青混合料在饱水后石料与沥青黏附力降低，易发生剥落、松散，降低沥青路面的抗剪强度。冬季降水后，水冻结时体积增大约9％，在沥青路面内部产生冻胀应力；温度升高，冻融化。在冻融循环的作用下，沥青混合料松散，从而出现坑洞等早期破坏。

而目前还没有一种有效果测量路面内孔隙水的压力的仪器，不能从实验与实际测量角度知道路面内孔隙水对道路动压大小和损坏作用，对道路的破坏不能提前预防。

发明内容

本发明为克服上述现有技术的不足，提供一种方便测量沥青混合土路面内的压力，提前判断路面损坏状况，有利于路面维护的光纤动孔隙水压计。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：一种光纤动孔隙水压计，包括管体，管体外周上设有若干微孔，管体的两端设有端盖，管体内纵向设有传感器固定装置，传感器固定装置上设有若干轴向凹槽，凹槽内设有压力光纤光栅传感器，凹槽外设有温度传感器，压力光纤光栅传感器和温度光纤光栅传感器外部通过保护层固定于传感器固定装置上，若干压力光纤光栅传感器联接后再与温度传感器串联并通过光纤与外接光信号调解处理装置连接。

所述的管体是圆管或方管。

所述的传感器固定装置是支撑板，支撑板的一个侧面上设有凹槽。

所述的支撑板一端固定于管体的一端，另一端悬空；或者支撑板两端分别端固定于管体的两端。

所述的传感器固定装置是管状体，管状体内壁上设有凹槽。

所述的管状体是圆管或方管。

所述的管状体一端固定于管体的一端，另一端悬空；或者管状体两端分别端固定于管体的两端。

所述的保护层是橡胶层。

所述的若干压力光纤光栅传感器串联或并联后再与温度光纤光栅传感器串联，温度光纤光栅传感器用来补偿压力光纤光栅传感器有温度变化带来的影响。

所述的管体上的微孔仅能使水进入。

传感器固定装置仅感应孔隙水动压力作用，对沥青混泥土等路面的结构体的接触应力不起作用，管体起支撑外部接触应力和保护作用。