[发明专利]基于光纤光栅的基坑滑动面位置监测方法在审

专利信息
申请号: 201410659677.6 申请日: 2014-11-19
公开(公告)号: CN104482855A 公开(公告)日: 2015-04-01
发明(设计)人: 高磊;季保全;陈晓瑞;余湘娟 申请(专利权)人: 河海大学
主分类号: G01B11/00 分类号: G01B11/00;E02D33/00
代理公司: 南京苏高专利商标事务所(普通合伙) 32204 代理人: 李晓
地址: 211100 江苏*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 基于 光纤 光栅 基坑 滑动 位置 监测 方法
【说明书】:

技术领域

发明涉及一种基坑监测方法,具体涉及一种基于光纤光栅的基坑滑动面位置监测方法。

背景技术

在基坑安全稳定的监测过程中,一般需要对基坑水平位移、沉降、水位进行长期监测,有时由于基坑土体失稳导致基坑有滑动面,为了确保基坑的安全,需要掌握基坑可能的滑动面位置。目前的监测手段多采用水准仪、全站仪等设备进行人工监测,其数据的及时性和测量的便捷程度已很难满足基坑实时持续监测的需要。而光纤光栅传感器是一种新型传感器,具有抗电磁干扰,电绝缘性能好,安全可靠,耐腐蚀等特点,已在众多工程监测领域中得到应用。开发一种基于光纤光栅的基坑滑动面位置监测方法已成为亟待解决的技术问题。

发明内容

发明目的:为了克服现有技术中存在的不足,本发明提供一种基于光纤光栅的基坑滑动面位置监测方法,以实时监测基坑滑动面位置。

技术方案:为解决上述技术问题,本发明提供的基于光纤光栅的基坑滑动面位置监测方法,包括以下步骤:

a、在测斜管边缘处粘贴以测斜管轴线为中心线对称布置的U型光纤光栅串;

b、在基坑可能的滑动面附近钻孔,将布设了光纤光栅的测斜管按顺序一节一节下放到钻孔内;

c、采用FBG解调仪实时监测测斜管上光纤光栅的变化,利用以下公式计算出测斜管各截面的平均应变εz:

式中,记测斜管底部为位移0点,设距测斜管底部z处,该点位处的前后对称光纤光栅波长值为λz1、λz2,其初始测量波长为λz10、λz20;

d、在基坑开挖过程中,依据某一位置处光纤光栅所测应变值的变化判定基坑滑动面位置。

具体地,所述步骤a中测斜管中光纤光栅传感器布设步骤如下:

a1、在测斜管上选取上下对称的凹槽,作为光纤光栅粘贴线路;在选定凹槽上标记出光纤光栅点的布设位置;

a2、光纤光栅串为U型对称上下粘贴,U型中间需穿入5mm的保护套管加强保护,在测斜管底部绕过凸起部分,将两边光纤光栅顺入到布设凹槽内,使用胶带临时固定U型底部护套;

a3、稍微移动光纤光栅串,使光纤光栅点达到预定布设点位,使用快干胶将光栅点粘贴固定在测斜管凹槽内;

a4、使用环氧树脂胶将U型底部护套和光纤光栅串全面粘贴覆盖固定,保护光纤光栅,使用布基胶带将U型底端缠绕保护,并将涂抹胶体线路贴合覆盖保护。

具体地,所述步骤b中测斜管的下放步骤如下:

b1、将粘贴封装好光纤光栅传感器的测斜管,缓慢放入到钻孔内,转动测斜管使前后粘贴有光纤光栅的平面与岩土体主滑方向平行;

b2、依照光纤光栅粘贴方式,依次将测斜管分节安装完毕。光纤测斜管应缓慢下放,直至最后一节测斜管。注意应做好对应光纤引线接头标志,实现对应光纤光栅埋设位置深度记录。

b3、待测斜管快要下到预定深度处时,将各条FBG引线留有足够长度的光纤引线,用布基胶带将光纤引线粘贴固定在测斜管上,并预留一定长度光纤作为连接引线;

b4、测斜管下放完毕后,采用砂土回填封孔,回填时应缓慢投入砂土,并轻轻摇晃测斜管,使砂土充分填充。

作为优选,所述测斜管为铝合金测斜管。

作为优选,在测斜管埋入钻孔内之前,对测斜管以及光纤光栅传感器进行保护,步骤如下:将光纤引线放入到测斜管内部,在测斜管外部套入直径200mm的PVC套管进行保护,也可以根据实际情况采用其他方式对光纤测斜管进行保护。

发明原理:当测斜管发生弯曲变形时,通过测试植入测斜管表面的光纤光栅波长变化值,即可获得测斜管受弯曲变形下应变值。光纤光栅波长每变化0.001nm,测斜管对应应变值为1με(微应变)。测斜管变形一侧受拉一侧受压,其应变可以通过对称粘贴的光纤光栅求得。测斜管在滑动面处的截面平均应变呈现最大值,整体应变曲线在此处突出,说明此处有滑动面。

有益效果:本发明提供了一种新的基坑滑动面位置监测方法,可以准确的监测基坑最危险滑动面,与传统测斜仪相比较,光纤光栅传感器监测过程更简单,快速,可以用来监测基坑的滑动面。光纤光栅传感器具有安全可靠,耐腐蚀,化学性能稳定等特点,可以用来作长期监测和实时监测。光纤布拉格光栅FBG(Fiber Bragg Grating)技术具有传输与传感媒质合二为一的特性,将具有不同栅距的FBG做在同一根光纤不同位置上,采用波分复用技术实现应力和温度的准分布式测量,使得沿光纤布设路径上的光栅全部成为敏感元件,从而实现准分布式测量。

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