[发明专利]一种抗滑桩变形监测用分布式光纤固定装置及方法

说明书

本发明提供一种抗滑桩变形监测用分布式光纤固定装置，包括光纤、光纤牵拉工具和多个光纤固定夹具，光纤牵拉工具包括滑台、以及设置于滑台上的主动滑块、光纤牵拉夹具和驱动组件，驱动组件连接主动滑块并驱动主动滑块在滑台上滑动，主动滑块连接光纤牵拉夹具，滑台用于固定光纤牵拉工具于抗滑桩上，光纤牵拉夹具用于夹紧光纤，驱动组件用于牵引光纤使其张紧，所有光纤固定夹具沿着光纤延伸方向间隔固定于抗滑桩上，用以分段夹紧光纤。本发明的有益效果：采用光纤固定夹具分段固定光纤，消除了传统敷设方法中光纤传感器易受挤压错动弯曲产生不均匀的初始应变问题，有效解决了光纤传感器在自然舒展状态下压应变不敏感的问题。

技术领域

本发明涉及分布式光纤传感技术领域，尤其涉及一种抗滑桩变形监测用分布式光纤固定装置及方法。

背景技术

分布式光纤传感技术的基本原理为当光纤传感器受到轴向应力或温度变化时，光纤中传输的光波特性参量如相位、频率、偏振态等会发生相应变化，通过检测这些参量的变化，便可获得外界被测参量的信息。在岩土工程领域及结构物健康监测领域应用较为普遍的为基于布里渊散射的分布式光纤传感技术，布里渊散射光的频移变化与光纤所受的轴向应变/温度存在线性关系。

滑坡治理的本质是改变滑坡演化过程，抗滑桩是当下滑坡治理工程中应用最为广泛的防治措施之一。而对于滑坡与抗滑结构的相互作用研究主要在抗滑结构承载特征研究的基础上开展，因此准确有效的获取抗滑结构体的承载特征是非常重要的。随着分布式光纤传感技术的成熟及相关设备的商业化运营，有较多的学者尝试采用分布式光纤监测抗滑桩的变形受力状态。利用分布式光纤传感技术监测抗滑桩变形受力状态本质是通过将光纤传感器植入抗滑桩内使其与抗滑桩协同变形，进而获取沿光纤传感器所在抗滑桩各点位处的轴向应变值。目前，基于布里渊光时域分析(BOTDA)技术的监测采样间隔最小可达1cm，可完全满足工程需要。

关于光纤传感器在抗滑桩内部的布置方式，前人一般采用铁丝或橡胶带将光纤传感器绑扎在抗滑桩内竖向受力钢筋上随混凝土浇筑成型。虽然该方法操作较为简单，但存在几点不足之处，会对监测结果产生较大影响。1、从多个公开发表的论文及本课题组试验结果来看，该种方法会造成同一轴线方向上光纤传感器的初始应变值具有较大的波动性，与理论上应有的应变均匀状态具有较大的差异，这是由于光纤传感器安装时处于松弛状态，在混凝土浇筑过程中易受颗粒物质的推挤产生横向变形，而关于采用光纤传感器监测抗滑桩的变形是基于光纤传感器上每一点的应变值的积分运算，因此，这不仅影响光纤传感器的初始状态，同时会对后续变形监测计算产生一定的影响；2、在混凝土结构监测中一般采用铠装光纤传感器，这在一定程度上会对应变传递效率产生影响，尤其对松弛状态下的光纤传感器，在发生小应变时将产生较大的误差；3、光纤传感器对压应变具有不敏感性，而在抗滑桩变形中表现为一侧受压一侧受拉，采用简单绑扎的方式很难监测到受压侧的压应变的变化。

发明内容

有鉴于此，本发明的实施例提供了一种抗滑桩变形监测用分布式光纤固定装置及方法。

本发明的实施例提供了一种抗滑桩变形监测用分布式光纤固定装置，包括光纤、光纤牵拉工具和多个光纤固定夹具，所述光纤牵拉工具包括滑台、以及设置于所述滑台上的主动滑块、光纤牵拉夹具和驱动组件，所述驱动组件连接所述主动滑块并驱动所述主动滑块在所述滑台上滑动，所述主动滑块连接所述光纤牵拉夹具，所述滑台用于可拆卸固定光纤牵拉工具于所述抗滑桩的纵向钢筋上，所述光纤牵拉夹具用于夹紧所述光纤，所述驱动组件用于牵引所述光纤使其张紧，所有光纤固定夹具沿着光纤延伸方向间隔固定于所述抗滑桩的纵向钢筋上，用以分段夹紧所述光纤。

进一步地，所述驱动组件为丝杠组件，包括平行设置的丝杠和光轴，所述丝杠和所述光轴的两端均固定于所述滑台上，所述丝杠螺纹连接所述主动滑块，所述光轴贯穿所述主动滑块。

进一步地，所述光纤固定夹具包括上螺母、下螺母和三瓣卡爪，所述三瓣卡爪为两端细中部粗，所述三瓣卡爪表面设有外螺纹，所述上螺母和下螺母分别套住所述三瓣卡爪的两端并螺纹连接。