[发明专利]一种土体监测系统和方法

说明书

本发明公开了一种土体监测系统和方法，所述土体监测系统包括自上而下依次连接的水压传感机构、倾斜角度传感机构和压力传感机构，所述水压传感机构设置有第一空腔层，所述第一空腔层水平设置有第一传感器，所述倾斜角度传感机构设置有第二空腔层，所述第二空腔层竖直设置有传感组件，所述压力传感机构设置有压力感应层，所述压力感应层水平设置有第二传感器。本发明公开的所述土体监测系统能够同时监测多种土体参数，且多种土体参数的监测互不干扰，从而大大简化了监测多种土体参数的测量装置，减少了测量多种土体参数的测量程序。

技术领域

本发明涉及工程结构监测技术领域，特别是一种土体监测系统和方法。

背景技术

随着我国经济技术的高速发展，我国的高速公路的交通流量日益增加，修建长里程、高质量、高标准、高等级的高速公路是缓解这一难题的主要解决方法。但是我国地域广表辽阔，地形错综复杂，软土类别较多且分布较广，在规划高速公路时会不可避免地穿过软土地带。由于软土的沉降量大、灵敏度高、透水性差、固结过程时的稳定性差等不良工程特点，因此，土体孔隙水压力，土体倾斜角度和土体压力的监测尤为重要。

在工程中，传统的孔隙水压力监测中多是采用电阻等各种电子元器件作为传感器的核心原件，通过电信号来进行孔隙水压力的测量，而且装置过多且造价不菲，但在测量土体中孔隙水压力的这样一个恶劣的环境下，电阻式的传感器就暴露出了很多缺点，比如随着时间和环境的变化，构成传感器的材料和器件性能会发生变化，若长期监测，由于时漂、温漂较大，可能无法取得真实有效的数据，同时易受到电场、磁场、辐射、等影响，而且由于埋置在含有大量水分的土体中，电子元件，及其电信号不可避免的随着时间的推移，极其容易受到干扰，甚至停止工作。

现有技术中，需要通过不同的测量装置分别对土体孔隙水压力，土体倾斜角度和土体压力进行测量：如常用MEMS压力传感器的测量压力，且现有MEMS压力传感器普遍采用硅薄膜，硅的物理性能有限，导致现有MEMS压力传感器尺寸较大，灵敏度有限；对于土体倾斜角度的测量，现有技术装置过于复杂，且造价不菲。因此土体工程中，对土体孔隙水压力，土体倾斜角度和土体压力进行测量的测量程序较为复杂。

因此现有技术还有待改进。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明提供一种土体监测系统和方法，旨在克服现有土体工程中测量土体孔隙水压力，土体倾斜角度和土体压力程序较为复杂的问题。

本发明提供的技术方案如下：

一种土体监测系统，其中，包括自上而下依次连接的水压传感机构、倾斜角度传感机构和压力传感机构，所述水压传感机构设置有第一空腔层，所述第一空腔层水平设置有第一传感器，所述倾斜角度传感机构设置有第二空腔层，所述第二空腔层竖直设置有传感组件，所述压力传感机构设置有压力感应层，所述压力感应层水平设置有第二传感器。

所述土体监测系统，其中，所述水压传感机构设置有开口，所述开口布置有渗透层以覆盖所述开口，所述渗透层覆盖于所述第一空腔层上方。

所述土体监测系统，其中，所述第一传感器、所述传感组件和所述第三传感器均由FBG传感器制作而成。

所述土体监测系统，其中，所述第一空腔层水平设置有水压应变层，所述水压应变层的边沿和所述第一空腔层的内壁相贴合，以将所述第一空腔层分隔为两个密闭的空腔,所述第一传感器水平设置于所述水压应变层内。

所述土体监测系统，其中，所述第二空腔层竖直设置有悬挂梁，所述悬挂梁包括传感部和重物固定部，所述传感组件设置于所述传感部内，所述重物固定部设置有悬挂物。

所述土体监测系统，其中，所述传感部沿竖直方向延伸并在所述传感部的表面形成凹槽，所述传感部通过所述凹槽和所述重物固定部相连接，以使所述悬挂梁呈工字型。