[发明专利]基于分布式光纤传感监测技术的路基沉降监测装置及方法

权利要求书

1.基于分布式光纤传感监测技术的路基沉降监测装置，其特征在于：包括若干盒式箱体以及设于盒式箱体内的固定圆滑钢管、第一可移动圆滑钢管、第二可移动圆滑钢管和第一光纤、第二光纤，所述盒式箱体为双层结构，且双层结构间充填有恒温绝热材料，所述盒式箱体的顶面和底面的中心上分别开设有第一钢管孔和第二钢管孔，所述第一钢管孔两侧设有第一导轨，所述第二钢管孔两侧设有第二导轨，且所述第一导轨和第二导轨分别位于所述盒式箱体的顶面和底面中心线上，所述固定圆滑钢管通过第一钢管孔和第二钢管孔与所述盒式箱体贯穿连接，所述第一可移动圆滑钢管和第二可移动圆滑钢管左右对称地设于所述固定圆滑钢管的两侧，且第一可移动圆滑钢管和第二可移动圆滑钢管的两端分别与第一导轨和第二导轨固定连接，所述固定圆滑钢管、第一可移动圆滑钢管和第二可移动圆滑钢管的上下方均设有夹具，所述第一光纤和第二光纤通过所述夹具在所述盒式箱体内呈双锯齿状布设；

所述盒式箱体的左侧上下方分别开设有第一穿线孔和第二穿线孔，所述盒式箱体的右侧上下方分别开设有第三穿线孔和第四穿线孔；

所述第一光纤和第二光纤的布设方式具体为：所述第一光纤通过盒式箱体的第三穿线孔进入所述盒式箱体并从第一穿线孔出来，且通过所述夹具依次与所述第二可移动圆滑钢管、固定圆滑钢管、第一可移动圆滑钢管连接并呈V型排布，所述第二光纤通过盒式箱体的第四穿线孔进入所述盒式箱体并从第二穿线孔出来，且通过夹具依次与所述第二可移动圆滑钢管、固定圆滑钢管、第一可移动圆滑钢管连接并呈倒V型排布。

2.根据权利要求1所述的基于分布式光纤传感监测技术的路基沉降监测装置，其特征在于：所述固定圆滑钢管在所述盒式箱体外面的部分设置有螺纹结构。

3.根据权利要求1所述的基于分布式光纤传感监测技术的路基沉降监测装置，其特征在于：所述夹具包括圆滑钢管夹具、光纤夹具、圆滑钢管穿孔、光纤穿孔、若干螺丝和螺帽，所述圆滑钢管夹具通过所述螺丝和螺帽来夹紧穿过所述圆滑钢管穿孔的固定圆滑钢管、第一可移动圆滑钢管和第二可移动圆滑钢管，所述光纤夹具通过所述螺丝和螺帽来夹紧穿过所述光纤穿孔的第一光纤、第二光纤。

4.根据权利要求3所述的基于分布式光纤传感监测技术的路基沉降监测装置，其特征在于：所述圆滑钢管穿孔和光纤穿孔中均设有橡胶环，所述橡胶环用于增加摩擦。

5.根据权利要求1所述的基于分布式光纤传感监测技术的路基沉降监测装置，其特征在于：还包括分布式光纤解调仪，所述分布式光纤解调仪与所述第一光纤和第二光纤连接，所述分布式光纤解调仪用于收集光纤数据。

6.用权利要求1所述的基于分布式光纤传感监测技术的路基沉降监测装置进行路基沉降监测的方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：装置布设：在路基填筑时，在路基断面方向上布置如权利要求1所述的路基沉降监测装置，使用第一光纤和第二光纤将若干个盒式箱体连接起来，形成完整的光纤路基监测线路，然后将固定圆滑钢管穿过盒式箱体的部分埋设于稳定的地层中；

S2：数据监测：将第一光纤和第二光纤的末端从路基坡脚处牵引出并熔接，将第一光纤和第二光纤的始端分别连接分布式光纤解调仪，分布式光纤解调仪开始监测并收集第一光纤和第二光纤的数据；

S3：沉降计算：路基发生沉降时，利用分布式光纤解调仪监测出该沉降位置第二光纤的应变量，则根据公式可计算出此时的沉降量。

7.根权利要求6所述的基于分布式光纤传感监测技术的路基沉降监测装置进行路基沉降监测的方法，其特征在于：所述步骤S3中沉降量的计算公式为：

其中x为第一可移动圆滑钢管或第二可移动圆滑钢管与固定圆滑钢管之间的距离，h为第一可移动圆滑钢管或第二可移动圆滑钢管上两个夹具之间的距离，ε为第二光纤的应变量，Δh为路基沉降量。