[发明专利]一种地面沉降监测装置及其实施方法

说明书

本发明提供了一种地面沉降监测装置，包括：光纤传感解调装置放置在地面上；分布式光纤传感器，一端与所述光纤传感解调装置在需要测量时连接，另一端呈笔直的垂吊在钻孔内；光纤固定装置，若干所述光纤固定装置沿所述分布式光纤传感器的方向固定间隔设置；光纤夹具均匀穿设在所述分布式光纤传感器上，用于夹紧所述分布式光纤传感器，且每一个所述光纤夹具与每一个所述光纤固定装置转动连接；重锤固定在所述分布式光纤传感器的底端。本发明通过光纤夹具将分布式光纤传感器与地下深部岩土体固连在一起，以达到使分布式光纤传感器与岩土体协同变形的目的，进而通过分布式光纤传感器感测岩土体的不均匀沉降。

技术领域

本发明涉及地面沉降监测装置技术领域，尤其涉及一种地面沉降监测装置及其实施方法。

背景技术

地面沉降是地球构造和人类工程活动共同作用造成的地面下陷现象，这对地表和地下构筑物的安全产生巨大的威胁，且该问题已经引起了国际社会的广泛关注。

人类工程活动导致的地面沉降主要包括过量开采地下水、油气资源、固体矿产等。对于沿海地区而言，地面沉降还可能会诱发海水倒灌，导致土地盐碱化，海港设施失效等严重后果。

在地面沉降的防治和研究中，一项重要的工作即为监测，其中大范围的监测手段包括GPS与合成孔径雷达技术；而对于局部的监测手段包括水准测量、基岩标和分层标。以上这些技术只能完成地表或较浅的松散层的沉降监测，而对于较深层岩土体进行分层沉降监测还没有较为合适的解决方案。

发明内容

本发明提供一种地面沉降监测装置及其实施方法，用来解决现有技术中无法对较深层岩土体进行监测的技术问题。

为解决上述问题，本发明提供一种地面沉降监测装置，包括：

光纤传感解调装置，放置在地面上；

分布式光纤传感器，一端与所述光纤传感解调装置在需要测量时连接，另一端呈笔直的垂吊在钻孔内；

光纤固定装置，若干所述光纤固定装置沿所述分布式光纤传感器的方向固定间隔设置；

光纤夹具，均匀穿设在所述分布式光纤传感器上，用于夹紧所述分布式光纤传感器，且每一个所述光纤夹具与每一个所述光纤固定装置转动连接；

重锤，固定在所述分布式光纤传感器的底端。

进一步的，所述光纤固定装置包括传力杆、电磁铁、永磁铁、拉伸弹簧和针板，两根所述传力杆转动安装在所述光纤夹具上，所述电磁铁安装在其中一根所述传力杆上，所述永磁铁安装在另一根所述传力杆上对应所述电磁铁位置，两根所述拉伸弹簧对称连接在两根所述传力杆上，所述针板安装在所述传力杆两端。

进一步的，所述光纤夹具的中心设有转动轴，两根所述传力杆均对称安装在所述转动轴上。

进一步的，每个所述光纤固定装置上的所述电磁铁均串联连接。

进一步的，所述光纤固定装置还包括电磁铁开关，所述电磁铁开关与所述电磁铁在需要测量时连接。

进一步的，所述针板靠近所述传力杆的一侧设有转动座，另一侧均匀布设有扎针，所述传力杆的端部安装在所述转动座内，所述扎针适于在所述传力杆旋转的作用下扎入所述钻孔的侧壁岩土体中。

进一步的，所述分布式光纤传感器包含用于测量应变的第一光纤传感单元和用于测量温度的第二光纤传感单元。

本发明还提供了一种地面沉降监测装置的实施方法，包括以下步骤：

S₁:现场勘测：选择第四纪地层，深厚且分布广泛，具有典型的松散砂层和黏土层交替沉积的地点；

S₂:选择钻孔：选择小于90mm的全取心钻钻进，并进行钻孔编录，根据土层的厚度设计孔深，以进入稳定的基岩层为佳；