[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

说明书

本发明公开了一种埋入式光纤路基沉降观测装置及观测方法，该装置包括光纤光栅压力感测装置、光纤光栅温度感测装置、光纤光栅解调仪、终端接收设备、PVC管、尼龙导管、PE保护管。观测方法是预先将光纤光栅压力感测装置和尼龙导管埋设在土体内，克服了传统沉降观测仪器随施工区土体填筑而干扰施工的缺点。在路基施工过程以及工后沉降监测中，本发明装置通过将路基内一点的沉降转换为光纤光栅压力感测装置随土体沉降而引起光纤光栅的反射波长变化的方式，改进了沉降观测手段，具有测量方法简单、测量精度较高、可测上抬位移和高效率的特点。

技术领域

本发明涉及一种埋入式光纤路基沉降观测装置及观测方法，具体涉及一种适用于路基沉降监测的埋入式光纤路基沉降观测装置及观测方法，属于路基沉降监测技术领域。

背景技术

现代化交通建设对路基沉降的要求尤其严格，不仅要求路堤稳定，对工后沉降、不均匀沉降以及路面平整度等均有不同的要求，否则工程达不到应有的舒适性，导致后期维护费用过高等问题。目前，由于软土具有含水量高、压缩性大、渗透性差、孔隙比大、强度低和灵敏度高等特点，在软土地基上修建高等级公路仍然存在很多问题：其一，软土地基的沉降和差异沉降过大的问题；其二，在路基填筑过程中出现的稳定问题。可见，沉降控制问题是软土地区高速公路建设的重要问题之一。现有的沉降仪虽具有测量方法简便、自动化测量水平较高、测量精度较高的特点，但仍然存在系统比较复杂、现场埋设较困难，造价较高，以及基准点(不动点)的选取较为困难等缺点。如何改进和提高目前软基沉降测量的准确性和精度，研制出新型沉降仪，并在工程中合理、方便地进行应用，是软基沉降监测的重要内容，也是建设管理中亟需解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种埋入式光纤路基沉降观测装置及观测方法，可以精确地量测路基的沉降变形，以此来指导施工和后期维护。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种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。

作为本发明装置的一种优选方案，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。

作为本发明装置的一种优选方案，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。

一种基于如上所述埋入式光纤路基沉降观测装置的观测方法，包括如下步骤：