[发明专利]一种基坑混凝土梁支护体裂纹监测装置及其监测方法

说明书

本发明属于混凝土裂纹监测领域，特别是涉及一种基坑混凝土梁支护体裂纹监测装置及其监测方法，包括待测混凝土梁、光缆和解调设备三个部分；将光缆通过内埋、表面布设在待测混凝土梁，解调设备包括OFDR分布式光纤传感仪和配套电脑，连接解调设备监测光纤应变值，通过分析混凝土内应变大小来实时监测混凝土内裂纹的位置和发展规律。本发明结构简单，易于安装，结合了光纤感测技术，能够对基坑混凝土支护体进行分布式实时的裂纹监测，灵敏度高，可靠性强，并且不涉及电流电磁，安全性能相对较好。

技术领域

本发明属于混凝土裂纹监测领域，特别是涉及一种基坑混凝土梁支护体裂纹监测装置及其监测方法。

背景技术

近年来，随着城市中新建高层建筑的使用越来越丰富，尤其是在开发和利用地下空间资源方面，超深基坑工程越来越多，基坑开挖深度越来越大，支护结构体系也越来越复杂。混凝土作为一种可塑性高、耐久性好、价格低廉的建筑材料，已被广泛应用于基坑支护体结构中。混凝土的特点是抗压能力强、抗拉能力差，极易产生微裂纹。微裂纹会破坏混凝土的整体性和抗渗性，加速混凝土碳化和内部钢筋锈蚀，使裂纹扩展，降低结构强度，影响混凝土耐久性，严重时会导致结构丧失承载力，造成安全事故。因此，对混凝土裂纹的位置及其发展变化进行监测极为重要。

裂纹问题影响到混凝土结构的使用舒适性和安全性，目前控制和防治最好的技术手段是用表征手法检查、检测，多年来大量土木工作者为监测混凝土裂纹提出了很多方法。监测方法可以分为直接识别裂纹与监测裂纹引起的其他变化来间接识别裂纹两类，已有的监测方法，只能识别已经出现的裂纹，无法进行持续监测，监测精度较低，只能知道裂纹产生，无法知晓裂纹宽度。而且无论是应变片还是导电涂料大多是点式监测，难以实现连续分布式监测。

近年来，光纤感测技术日渐成熟，因其对结构影响小、不易腐蚀、抗电磁干扰、分布式监测等优势，引起各领域广泛关注。航空航天领域首先将光纤用于应变监测，随着成本的逐渐降低，岩土工程、结构工程等也开始引入分布式光纤监测技术。

光频域反射计(OFDR)技术是一种基于瑞利散射光变化的全分布式应变测量技术。光纤中的瑞利散射是由于光纤材料的折射率随机变化导致的，当光纤产生应变时，背向瑞利散射信号的频率会发生漂移，漂移量与光纤所受的应变成正比。由于这种随机分布的性质比较稳定，所以可以将光纤各处看作是一种具有随机周期的弱光纤布拉格光栅。OFDR技术的空间分辨率与探测器带宽无关，而是与频谱分析精度有关，所以其空间分辨率与精度远高于传统光时域反射分析类分布式感测技术，可以达到毫米级。

中国专利201810610165.9公开了“一种使用玻璃条监测混凝土裂纹的方法”，该发明提供了一种使用玻璃条监测混凝土裂纹的方法，该方法成本较低、易于实施，但是只能识别已经出现的裂纹，无法监测到裂纹的长度、宽度以及裂纹的变化过程，监测精度较低。

如何克服现有技术所存在的不足已成为当今混凝土裂纹监测技术领域中亟待解决的重点难题之一。

发明内容

本申请中为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基坑混凝土梁支护体裂纹监测装置及其监测方法。

本发明提供了如下的技术方案：一种基坑混凝土梁支护体裂纹监测装置，包括：待测混凝土梁、光缆以及解调设备；所述光缆设在所述待测混凝土梁的检测位置，且电性连接于所述解调设备，所述光缆包括紧包护套应变感测光缆、金属基索状应变感测光缆、定点式应变感测光缆和温度/应变复合光缆。定点式光缆可识别定点范围内的裂纹，持续监测性强；柔性紧包护套光缆可精确识别裂纹位置。

优选的，所述紧包护套应变感测光缆的直径为0.9至1.2mm或2.0至2.5mm。

优选的，所述光缆布设在待测混凝土梁内部或/且表面。内部光缆是在扎好钢筋笼之后，浇筑混凝土之前布设；表面光光缆是在混凝土养护结束后，将待测混凝土梁打磨光滑并用无水乙醇清洁后使用环氧树脂胶粘贴。光缆无论是表面还是内埋布设，均能有效监测裂纹的发生及发展。