[发明专利]一种地表沉降的大范围分布式监测系统及方法

说明书

本发明公开了一种地表沉降的大范围分布式监测系统及方法，属于工程监测技术领域。监测方法的过程为：监测各测点处光纤的应变；根据光纤的应变变化，计算获得光纤长度的变化差值；根据光纤长度的变化差值，计算获得各测点的沉降。本发明将沉降监测转化为光纤应变的变化监测，提供了新方法，开拓了沉降监测的思路，为保障工程安全建设和运营提供技术支持；解决了地表沉降难以准确、及时、全面监测的困境。

技术领域

本发明属于工程监测技术领域，具体涉及一种地表沉降的大范围分布式监测系统及方法。

背景技术

城市基础设施的大规模建设严重扰动了地下土层结构，影响地层的承载力，从而进一步影响工程结构设施的使用和安全，因此，在施工期或运营期，对工程设施周边的地表沉降实施监测具有重要的意义。例如，城市隧道建设期间，需要进行基坑开挖，规范规定必须对周边地表沉降进行施工期的监测。目前，一般采用全站仪进行沉降观测，具有技术成熟、成本低、规范体系化程度高等优点。但是，也存在一些显著的不足，如自动化水平低、测量精度易受人工影响、无法在线实时长期监测、对于一些突发情况反应显著滞后等。因此，需要提出更先进的在线监测方法。

现有的基于布里渊散射机理的分布式光纤传感技术，具有测量距离大(最高可达50km)、精度高(可达7.5με)、分布式测量(采样空间间隔达5cm)、不受电磁干扰、稳定性好、系统集成性高等优点，在长期监测领域被不断研究和应用。该技术的基本原理是，入射光沿光纤传播过程中，在光纤每个位置都会产生布里渊散射光，布里渊散射光的中心频率与发生散射位置的光纤应变和温度状态成线性关系，通过收集并解析散射光的中心频率即可实现光纤不同位置应变和温度的分布式测量。在实际中，光纤的成本较低，1km长度的裸光纤成本在1000元左右，是实现长距离分布式监测的另一重要前提条件。

本发明拟通过利用布里渊分布式光纤测量技术，提出一种适合地表沉降的大范围分布式监测方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提出了一种地表沉降的大范围分布式监测系统及方法，通过对光纤应变的变化监测实现沉降监测，可准确及时的计算获取地表沉降。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种地表沉降的大范围分布式监测系统，其特征是，在待测的地表土层设定若干个测点，若干个测点位于同一条直线上间隔部署，第一个测点作为参考点，并将此测点记为参考点P₀，第二个测点记为测点P₁，其他测点按照部署位置排序依次记为测点P₂，……P_i，……P_n，n为测点的总数，

在参考点和每个测点处均竖向安装有锚固杆，参考点处的锚固杆下端嵌入稳定土层，其他测点处的锚固杆下端嵌入地表土层，相邻锚固杆上横向连接有连接杆，连接杆的两端与两侧相邻锚固杆的连接处通过铰固定，使连接杆和锚固杆之间可绕铰接点旋转，且连接杆的两端与两个铰的铰接点位于同一条水平线上，

在每个测点处沿竖向排布有两个锚固区且相邻测点处的两个锚固区位于对立面，上下两个锚固区位于同一条竖直线上，位于上方的锚固区粘贴在连接杆上且位于铰的右侧，位于下方的锚固区粘贴在锚固杆上，