[发明专利]基于光纤光栅的路基沉降变形监测系统及其安装方法

摘要

本发明公开了一种基于光纤光栅的路基沉降变形监测系统，包括光纤光栅解调仪、与解调仪连接的电源装置和接收设备，还包括与解调仪连接的光纤光栅沉降计、与沉降计顶部连接的支撑装置，以及与沉降计底部连接的沉降装置；沉降装置通过支撑装置固定在铺垫层上，沉降计与沉降装置同步向下沉降变形，解调仪对沉降装置的下沉引起沉降计内光纤光栅波长的变形进行分析后，将波长信号传输给接收设备。系统安装时，将支撑装置与沉降计顶部固定；沉降底座与沉降计底部固定，底座的下沉带动沉降计底部拉伸，从而实现光纤光栅对变形的监测。与现有技术相比，本发明与软基土体一起协同变形并且精确监测位移变化，具有抗电磁干扰、灵敏度高等优点。

主权项

1.一种基于光纤光栅的路基沉降变形监测系统，包括光纤光栅解调仪(6)、与解调仪(6)相连接的电源装置和接收设备，其特征在于：还包括与光纤光栅解调仪(6)通过光纤光栅引线(38)连接的光纤光栅沉降计(3)、与光纤光栅沉降计(3)顶部固定连接的支撑装置(1)，以及与光纤光栅沉降计(3)底部固定连接的沉降装置(2)；所述沉降装置(2)通过支撑装置(1)固定在地面铺垫层(5)上，所述光纤光栅沉降计(3)与沉降装置(2)同步向下沉降变形，所述光纤光栅解调仪(6)对沉降装置(2)的下沉引起光纤光栅沉降计(3)内光纤光栅波长的变形进行分析后，将波长信号传输给接收设备。

2.根据权利要求1所述的基于光纤光栅的路基沉降变形监测系统，其特征在于：所述光纤光栅沉降计(3)包括顶部不动段(37)、底部拉伸段和两根光纤光栅引线(38)；所述顶部不动段(37)与支撑装置(1)通过固定夹具(4)连接固定，所述底部拉伸段下端与沉降装置(2)固定连接，所述光纤光栅引线(38)与温度补偿传感器(39)连接。

3.根据权利要求2所述的基于光纤光栅的路基沉降变形监测系统，其特征在于：所述底部拉伸段包括通过圆盘(31)固定在底座(21)上的底部拉伸杆(32)和拉伸杆保护管(35)，所述底部拉伸杆(32)内含金属丝(33)，所述金属丝(33)周围含有柔性填充物(34)，金属丝(33)随着沉降装置(2)的下沉而拉伸，进而带动顶部不动段(37)内光纤光栅的变形。

4.根据权利要求1所述的基于光纤光栅的路基沉降变形监测系统，其特征在于：所述支撑装置(1)包括钢筋(11)和支撑底板(12)，所述钢筋(11)竖直固定在支撑底板(12)上。

5.根据权利要求1所述的基于光纤光栅的路基沉降变形监测系统，其特征在于：所述沉降装置(2)包括底座(21)、接管(22)和管箍(23)，所述底座(21)通过钢筋(11)固定在铺垫层(5)上，所述若干个接管(22)依次穿过钢筋(11)后，接管与接管之间采用管箍(23)连接。

6.根据权利要求1所述的基于光纤光栅的路基沉降变形监测系统，其特征在于：所述固定夹具(4)包括两个紧固件(41)，所述紧固件(41)将钢筋(11)顶部与光纤光栅沉降计(3)顶部连接固定。

7.一种采用基于光纤光栅的路基沉降变形监测系统的安装方法，其特征在于：包括以下步骤：

(71)分别在高速公路路基左、中、右位置打孔，打孔深度至路基底部基岩处，将底部固定有支撑底板(12)的钢筋(11)插入孔洞底部并在周围进行喷浆锚固作为不动点；

(72)对整平后的原地面向下开挖，并对开挖后的坑底进行整平，铺撒细沙作为铺垫层(5)，将底座(21)竖直穿过钢筋(11)后，置于坑底铺垫层(5)上；

(73)将光纤光栅沉降计(3)底部拉伸杆圆盘(31)与底座(21)固定，沉降计(3)顶部与钢筋(11)通过固定夹具(4)相连接；

(74)将若干接管(22)从钢筋(11)上部套上后，接管之间首尾相连接、旋紧，直至接管高于原地面设定距离时停止，将两根光纤光栅引线(38)从接管(22)内引出；

(75)将引出的光纤引线线圈系在接管(22)上，对光纤跳线接头进行遮挡覆盖；

(76)在沉降装置(2)四周进行回填直至原地面，并进行压实；

(77)将光纤引线连接至光纤光栅解调仪(6)，将解调仪(6)连接电源和电脑，记录传感光纤的波长数据，记录并捕捉峰值。