[发明专利]一种基于分布式光纤定点传感技术的地裂缝变形监测装置

说明书

技术领域

本发明属于光纤传感监测领域，尤其涉及一种基于分布式光纤定点传感技术的地裂缝变形监测装置。

背景技术

地裂缝是一种因地面沉降而引发的地质灾害，具有缓变、积累和难以快速有效治理等特点。西安、太原、沧州、常州、无锡等地为地裂缝灾害严重区，因地裂缝引发了大规模的地面坍塌及建筑物毁坏丧失功能，局部地区已形成长数千米，宽一、二百米不等的地裂缝带，严重威胁了当地人民生命财产安全。地裂缝监测工作是治理地裂缝灾害、开展地裂缝机理研究的重要基础性工作。高效的地裂缝监测系统在地裂缝监测工作中有着广泛的应用，具有十分重要的意义。

针对应变（变形）监测的分布式光纤传感解调技术主要有：基于自发布里渊光时域反射技术（Brillouin Optical Time Domain Reflectormeter,缩写：BOTDR）、基于受激布里渊光时域反射技术（Brillouin Optical Time Domain Analysis缩写：BOTDA）以及基于瑞利散射和菲涅尔反射的光时域反射技术（Optical Time Domain Reflectometer缩写：OTDR）等。基于这些传感技术的监测系统要尽可能真实、详尽的通过解调设备获取被测对象的应变等状态变化。

针对地裂缝这一地质灾害的监测装置已有较广泛的研究，如一种自进滑轨悬锤式地裂缝变形监测装置（201010202368.8），利用悬垂及测绳进行地裂缝变形的位移测量。基于分布式光纤传感技术的地裂缝变形监测装置，利用定点固定的方式通过传感光缆获取地裂缝的变形信息，具有分布式监测、监测范围大、传感装置简便、安装方便以及自动化监测等特点，不仅能够对已有裂缝进行监测，还能够通过网格化监测一定区域内多条裂缝的发生及发展变化，弥补了以往监测技术先发现后监测的不足。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种利用该监测系统对地裂缝变形监测，监测范围可覆盖一定的区域，通过定点的位置信息可确定地裂缝变形的位置，通过监测数据可得到各定点间的距离变化信息的变形监测装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于分布式光纤定点传感技术的地裂缝变形监测装置，包括传感光缆，所述传感光缆的一端或两端设置有锚固件，所述锚固件下设置有固定支架，所述传感光缆与所述锚固件的连接处设置有注胶管，所述注胶管的两端设置有橡胶塞，所述注胶管的管壁设置有注胶孔，采集传感光缆的变形或应变信息，通过定位信息确定发生相对距离变化的锚固件位置，通过锚固件之间的距离变化进行地裂缝变形的预警监测或变形发展监测。

作为上述技术方案的进一步优化，所述传感光缆的外部套设有保护套管。

作为上述技术方案的进一步优化，所述锚固件为多个构成，多个锚固件之间形成直线或网格布设。

作为上述技术方案的进一步优化，所述固定支架的末端为植入泥土端，植入深度为30-80cm。

所述锚固件为特制光缆传感定点锚固构件，将特制光缆传感定点锚固构件打入土体内，构件上部为传感光缆固定区段，传感点之间以管材护套以确保点间传感光缆不受回填土体的作用。通过传感光缆感知相邻固定点位置的土体相对变形量，以光缆受拉（压）的形式表现出来。

锚固件之间的传感光缆，其仅受到两端的作用力，光缆受拉则表明光缆两端锚固件以相背离的方向移动，光缆受压则表明光缆两端锚固件以相靠近的方向移动。锚固件打入土体内，锚固件的移动情况代表了该点位置土体的移动情况。在铺设过程中锚固点之间的距离为设计间距，通过对传感光缆监测应变进行积分计算即可得到相邻两锚固件之间的位移情况，从而得到沿监测区带上各锚固件所在位置的土体相对距离变化量。

本发明一种基于分布式光纤定点传感技术的地裂缝变形监测装置的有益效果主要表现为：

1.        分布式监测，不仅能够对已有裂缝进行监测，通过锚固件的位置移动还能够通过网格化监测一定区域内多条裂缝的发生及发展变化，弥补了以往监测技术先发现后监测的不足。

2.        长期监测，传感光缆因设置管套，耐腐蚀抗老化，传感器件不会因时间太长而失效，符合地裂缝灾害变形时间长的特点。

3.        监测系统安装简便，锚固件安装和传感光缆固定在锚固件上是监测系统安装的主要内容，相对点式传感装置的不舍，该系统可在较短时间内完成大面积的布设。

4.        自动化监测，可通过解调仪实现无人值守自动化监测数据采集，同时亦可实现远程控制监测数据采集传输。

附图说明