[发明专利]基于OFDR的沥青路面变形监测系统及使用方法

说明书

本发明公开了一种基于OFDR的沥青路面变形监测系统及使用方法，系统包括应变传感光纤、温度补偿光纤、光纤数据采集与传输系统、光纤数据处理与分析系统和监测结果显示系统。通过在土工格栅表面采用S型布设分布式传感光纤，并将土工格栅嵌于沥青路面中间，使用数据采集仪进行光纤数据的实时采集和传输，再通过光纤数据处理系统获取沥青路面的应变、温度变化等信息，经过监测结果显示系统显现出来。与现有技术相比，本发明具有高灵敏度、高空间分辨率、测量精度大、抗干扰能力强的优点，能够实时监控沥青路面应变，以获知高速公路中沥青路面的变形发展规律。

技术领域

本发明涉及岩土工程监测领域，尤其涉及基于OFDR(Optical Frequency DomainReflectometer)的沥青路面变形监测系统及使用方法。

背景技术

随着经济社会的快速发展，市政道路建设不仅与人们日常生产生活息息相关，同时也是一项惠及民生的建筑工程，因此其质量的好坏备受社会各界的关注。沥青路面自身具有路面开阔平整、取材方便、流程简单等优点，同时也有一定的缺陷，即受到车辆长时间的反复碾压之后容易出现变形、开裂以及车辙等情况。沥青路面的变形不仅会影响行车舒适性，还会直接影响交通安全。如何实现对沥青路面的实时动态监测，从而对沥青路面变形进行监测已成为工程领域关注和研究的热点之一。

目前主要采用电阻式应变片、裂缝测宽仪及激光检测等监测手段，这些手段存在着以下不足之处：(1)多是点式传感器，只能采集有限的数据，容易漏检，不能够有效保障监测有效性，无法全面反映监测对象的变形特点；(2)信息反馈有滞后，导致时间上产生误差，后期的数据处理不够智能化；(3)测点布置繁琐，而且测点存活率低，影响监测进度；(4)劳动强度较大，需要监测人员花费大量时间去投入，在自动化方面处于欠缺状态；(5)仪器的测量精度低，难以获得监测对象细微的变化。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于OFDR的沥青路面变形监测系统及使用方法。

技术方案：基于OFDR的沥青路面变形监测系统，包括相邻铺设在土工格栅上的应变传感光纤和温度补偿光纤、光纤数据采集与传输系统、光纤数据处理与分析系统和监测结果显示系统，数据采集与传输系统将采集到的应变传感光纤和温度补偿光纤的数据导入光纤数据处理与分析系统处理后，显示在监测结果显示系统中。

土工格栅材料为玻璃纤维，土工格栅表面有凹槽；应变传感光纤受力绷直后铺设于土工格栅表面，对温度补偿光纤不施加作用力。

基于OFDR的沥青路面变形监测系统的使用方法，包括以下步骤：

(1)根据土工格栅的大小和光纤铺设的间距截取应变传感光纤和温度补偿光纤，在光纤弯折处和伸出土工格栅部分用护套保护；

(2)将应变传感光纤受力绷直后铺设于土工格栅表面；

(3)将套有圆管的温度补偿光纤固定在土工格栅表面，并保证圆管中的光纤不受力；

(4)光纤布设好后，对土工格栅表面伸出的应变传感光纤和温度补偿光纤分别进行熔接；

(5)将光纤布设完成后的土工格栅嵌置于沥青路面面层内，在放置前将伸出土工格栅部分用护套进行保护；

(6)将光纤接头接入数据采集与传输系统；

(7)将采集到的数据导入光纤数据处理与分析系统中处理后，在监测结果显示系统中显示。

步骤(4)中，在光纤熔接处加上增加刚度和耐久性的热膨胀管。

步骤(6)中，在数据采集与传输系统设置参数后，进行数据初始值的采集以核实监测数据有效性。

步骤(7)中，光纤数据处理与分析系统对数据进行处理得到实测数据后，系统对数据进行处理得到沥青路面应力应变曲线。