[发明专利]一种基于埋入式光纤路基沉降观测装置的观测方法

权利要求书

1.一种基于埋入式光纤路基沉降观测装置的观测方法，所述埋入式光纤路基沉降观测装置包括第一至第二光纤光栅压力感测装置、第一至第二光纤光栅温度感测装置、电缆、光纤光栅解调仪、终端接收设备、尼龙导管、PE保护管以及一端带有管帽的PVC管；所述第一光纤光栅温度感测装置固定在第一光纤光栅压力感测装置旁，第二光纤光栅温度感测装置固定在第二光纤光栅压力感测装置旁；第一光纤光栅压力感测装置的一端通过电缆与光纤光栅解调仪输入端连接，另一端通过尼龙导管与PVC管另一端连接，第一光纤光栅温度感测装置通过电缆与光纤光栅解调仪输入端连接；第二光纤光栅压力感测装置的一端通过电缆与光纤光栅解调仪输入端连接，另一端通过尼龙导管与PVC管另一端连接，第二光纤光栅温度感测装置通过电缆与光纤光栅解调仪输入端连接；光纤光栅解调仪输出端与终端接收设备连接；所述电缆和尼龙导管的外侧面包裹有PE保护管；

其特征在于，所述观测方法包括如下步骤：

步骤1，将第一光纤光栅压力感测装置和第一光纤光栅温度感测装置放置在一个圆柱形护筒内，并盖上钢板，将圆柱形护筒和钢板埋设于施工区待测点；

步骤2，将一端带有管帽的PVC管、第二光纤光栅温度感测装置、第二光纤光栅压力感测装置、光纤光栅解调仪、终端接收设备均置于非施工区，保持PVC管始终为竖直状态，第二光纤光栅压力感测装置和第二光纤光栅温度感测装置放置在一混凝土墩台内；

步骤3，打开PVC管的管帽，向PVC管和尼龙导管中注入无气水，排出尼龙导管内的空气，当第一和第二光纤光栅压力感测装置上的通气孔均有无气水流出时，封闭两个通气孔并密封圆柱形护筒，当PVC管内的无气水到达管顶时，停止注水，并用管帽密封PVC管；

步骤4，打开光纤光栅解调仪和终端接收设备，读取第一和第二光纤光栅压力感测装置、第一和第二光纤光栅温度感测装置的初始读数，分别记为Δ_{λb1(p+t)施工区}、Δ_{λb1(p+t)非施工区}、Δ_{λb1(t)施工区}、Δ_{λb1(t)非施工区}，观测此时混凝土墩台的沉降量，记为S_{非施工区1}；

步骤5，根据工程要求的观测周期，读取第一和第二光纤光栅压力感测装置、第一和第二光纤光栅温度感测装置的读数，分别记为Δ_{λbi(p+t)施工区}、Δ_{λbi(t)施工区}、Δ_{λbi(p+t)非施工区}、Δ_{λbi(t)非施工区}，并观测混凝土墩台的沉降量，记为S_{非施工区i}；

步骤6，根据步骤4和步骤5的读数，计算路基总的沉降量；所述总的沉降量计算公式为：

Δ_{λbi施工区}＝Δ_{λbi(p+t)施工区}-Δ_{λbi(t)施工区}

Δ_{λbi非施工区}＝Δ_{λbi(p+t)非施工区}-Δ_{λbi(t)非施工区}

式中，i＝1,2,…,n，n为总的观测次数；k_施工区为第一光纤光栅压力感测装置系数；k_非施工区为第二光纤光栅压力感测装置系数；Δ_{λbi(p+t)施工区}和Δ_{λbi(t)施工区}分别为第i次观测时第一光纤光栅压力感测装置和第一光纤光栅温度感测装置的读数；Δ_{λbi(p+t)非施工区}和Δ_{λbi(t)非施工区}分别为第i次观测时第二光纤光栅压力感测装置和第二光纤光栅温度感测装置的读数；S_{非施工区i}为第i次观测时混凝土墩台的沉降量。

2.根据权利要求1所述基于埋入式光纤路基沉降观测装置的观测方法，其特征在于，所述第一至第二光纤光栅压力感测装置均包括金属圆筒套、聚氨酯变形弹性体、光纤Bragg光栅、通气孔、进水接口、测量腔以及水室；聚氨酯变形弹性体固化于金属圆筒套内，从与光纤光栅温度感测装置连接的电缆中伸出光纤，光纤Bragg光栅刻蚀于光纤头部，光纤Bragg光栅置于金属圆筒套轴线上，并准直地固化于聚氨酯变形弹性体中，测量腔和水室均位于金属圆筒套内，且测量腔一端与聚氨酯变形弹性体相通，另一端与水室相通，水室通过进水接口与尼龙导管连接，且在水室顶部开有通气孔穿过金属圆筒套。

3.根据权利要求1所述基于埋入式光纤路基沉降观测装置的观测方法，其特征在于，所述第一至第二光纤光栅温度感测装置均包括金属圆筒套、聚氨酯变形弹性体、光纤Bragg光栅以及测量腔；聚氨酯变形弹性体固化于金属圆筒套内，从与光纤光栅温度感测装置连接的电缆中伸出光纤，光纤Bragg光栅刻蚀于光纤头部，光纤Bragg光栅置于金属圆筒套轴线上，并准直地固化于聚氨酯变形弹性体中，测量腔位于金属圆筒套内，且与聚氨酯变形弹性体相通。