[发明专利]一种地面沉降监测装置及其实施方法

权利要求书

1.一种地面沉降监测装置，其特征在于，包括：

光纤传感解调装置(1)，放置在地面上；

分布式光纤传感器(2)，一端与所述光纤传感解调装置(1)在需要测量时连接，另一端呈笔直的垂吊在钻孔内；

光纤固定装置，若干所述光纤固定装置沿所述分布式光纤传感器(2)的方向固定间隔设置；

光纤夹具(3)，均匀穿设在所述分布式光纤传感器(2)上，用于夹紧所述分布式光纤传感器(2)，且每一个所述光纤夹具(3)与每一个所述光纤固定装置转动连接；

所述光纤固定装置包括传力杆(4)、电磁铁(5)、永磁铁(7)、拉伸弹簧(8)和针板(9)，两根所述传力杆(4)转动安装在所述光纤夹具(3)上，所述电磁铁(5)安装在其中一根所述传力杆(4)上，所述永磁铁(7)安装在另一根所述传力杆(4)上对应所述电磁铁(5)位置，两根所述拉伸弹簧(8)对称连接在两根所述传力杆(4)上，所述针板(9)安装在所述传力杆(4)两端；

重锤(10)，固定在所述分布式光纤传感器(2)的底端。

2.根据权利要求1所述的地面沉降监测装置，其特征在于，所述光纤夹具(3)的中心设有转动轴，两根所述传力杆(4)均对称安装在所述转动轴上。

3.根据权利要求2所述的地面沉降监测装置，其特征在于，每个所述光纤固定装置上的所述电磁铁(5)均串联连接。

4.根据权利要求3所述的地面沉降监测装置，其特征在于，所述光纤固定装置还包括电磁铁开关(6)，所述电磁铁开关(6)与所述电磁铁(5)在需要测量时连接。

5.根据权利要求4所述的地面沉降监测装置，其特征在于，所述针板(9)靠近所述传力杆(4)的一侧设有转动座，另一侧均匀布设有扎针，所述传力杆(4)的端部安装在所述转动座内，所述扎针适于在所述传力杆(4)旋转的作用下扎入所述钻孔的侧壁岩土体中。

6.根据权利要求1所述的地面沉降监测装置，其特征在于，所述分布式光纤传感器(2)包含用于测量应变的第一光纤传感单元和用于测量温度的第二光纤传感单元。

7.如权利要求1-6任一项所述的地面沉降监测装置的实施方法，其特征在于，包括以下步骤：

S₁:现场勘测：选择第四纪地层，深厚且分布广泛，具有典型的松散砂层和黏土层交替沉积的地点；

S₂:选择钻孔：选择小于90mm的全取心钻钻进，并进行钻孔编录，根据土层的厚度设计孔深，以进入稳定的基岩层为佳；

S₃:组装地面沉降监测装置：保持分布式光纤传感器(2)的伸直状态，在所述分布式光纤传感器(2)上每隔一定距离h固定一个光纤固定装置；缓慢放至孔底，在所述分布式光纤传感器(2)的底部悬挂重锤(10)，使整个所述分布式光纤传感器(2)呈笔直的垂吊状态；关闭电磁铁开关(6)，在拉伸弹簧(8)的作用下，传力杆(4)绕自身中心旋转为张开状态；针板(9)在所述传力杆(4)旋转的作用下扎入土体，使所述分布式光纤传感器(2)与土体紧密耦合；

S₄:回填：采用细砂或者砾石或者膨润土有较大压缩系数且抗压强度与原状土的抗压强度相似的材料进行回填；

S₅:测量：待钻孔内的土体稳定后，进行初次测量，采用光纤传感解调装置(1)测量整个所述分布式光纤传感器(2)的应变分布，进而通过数学积分计算出各区段的变形量。

8.根据权利要求7所述的地面沉降监测装置的实施方法，其特征在于，所述步骤S₃中，所述每隔一定距离h的取值为0.45-0.55m。