[发明专利]一种分布式传感光缆的随钻布设方法及装置

说明书

本发明涉及一种分布式传感光缆的随钻布设方法及装置，所述电动机、卷扬机、行走机构和机架固定于底座上；所述定滑轮组安装于机架顶端；所述振动装置顶端，通过拉索绕过定滑轮组，与卷扬机连接；所述振动装置底端，与套管顶端固定连接；所述套管底端安装管靴。该随钻布设方法主要包括以下步骤：1)清场：清整场地，标记测量点；2)就位：光缆布设机就位；3)沉管：振动沉管至规定深度；4)提管：提升套管，光缆固于孔内；5)换锤：剪断、松开光缆，换上新的光缆护锤；6)移位：移动光缆布设机至下一个标记点，重复操作进行下一轮布设；7)监测：光缆互联形成分布式的监测网络。具有微创、安装简单、无需回填材料等优点。

技术领域

本发明涉及光纤监测和光缆布设工艺领域，具体涉及一种分布式传感光缆的随钻布设方法和装置。

背景技术

作为一种新型的监测技术，光纤感测技术近年来在地质灾害和岩土工程监测领域得到了越来越广泛的应用，比如滑坡、堤防、地面沉降、地面塌陷、地裂缝以及煤矿开采区的岩土变形等。借助于光纤布拉格光栅(FBG)、布里渊光时域反射(BOTDR)、布里渊光时域分析(BOTDA)和布里渊光频域分析(BOFDA)等准分布和分布式光纤感测技术，可以获得整个光纤、光缆长度上沿几何路径分布的温度和应变等参量信息。与传统的监测方法相比，包括遥感遥测、地球物理探测等间接测量方法和基于振弦式、电阻式、电感式传感器等敏感元件的直接测量方法，光纤感测技术具有对周围介质扰动小、精度高、灵敏度好、抗电磁干扰能力强、耐腐蚀、易于实现长距离和长期组网监测等诸多优点。近年来分布式光纤感测技术已逐渐成为地质灾害和岩土工程监测的有力工具。

在工程监测时，现有的将光缆布设于岩土体中的方法分成两类，一类是采用夹件、开槽、黏贴和预埋等方式将传感光缆安装于土钉、锚杆、桩基等结构体表面或内部，通过对结构体的监测来掌握岩土体的变形和稳定性；另一类是采用钻机进行原位钻孔，然后下放分布式传感光缆，再用回填材料进行封孔，由光缆的应变分布换算得到周围岩土体的变形情况。第一类方法若采用开槽工艺，对结构体有损伤，而且所测数据反映结构体的变形，与岩土体变形有很大差异；如果采用黏贴的方法安装光缆，现场人工涂抹环氧树脂或AB胶既耗时耗力，质量又难以保证，同时还需要等待胶水固化，耗费工时。在长期监测时，胶水还存在容易老化、疲劳和脱落等问题；夹件和预埋则存在施工步骤多、操作复杂、安装困难等问题。

第二类方法一般采用全取芯钻进，传统机械开孔比较大，钻孔直径范围是125mm-200mm；回填材料一般采用膨润土、砂砾、水泥、化学浆液和发泡剂等，其成分配比复杂、回填质量可靠性差，难以保证传感光缆与周围岩土体之间耦合变形；先钻孔后布设光缆，还容易产生缩径、掉块甚至塌孔等现象，从而导致传感光缆下放过程中发生弯曲、缠绕以及不能真正触底。分布式传感光缆若需要监测岩土体沉降变形，还必须进行精确的预拉操作，采用钻孔回填法难以实现这一功能。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种分布式传感光缆的随钻布设方法和装置，具有微创、安装简单、无需回填材料、可应用于分布式传感光缆快速连续布设的优点。

本发明采用了如下技术方案：一种分布式传感光缆的随钻布设方法，包括步骤如下：

1)清场：清整场地，选定测量点，并做好打设标记，编制安排布设顺序；

2)就位：光缆布设机就位，将分布式传感光缆装入光缆卷筒，并通过套管上端两侧的滑轮，呈“U”型回路穿入套管，套管下端安装专用管靴；“U”型光缆底端与光缆护锤连接，光缆右侧出露部分通过光缆夹具与拉索连接，拉索上设置一个测力计，拉索另一端与电动机连接；

3)沉管：拉紧光缆，对准标记点，采用振动法，将套管压入地基直至规定深度；

4)提管：达到规定深度后，提升套管直至完全拔出，光缆及光缆护锤通过岩土体挤压被固定于钻孔内；