[發明專利]一種用于水平凍結凍土多場耦合實時感知方法

有效

• 申請號: 201210128008.7
• 申請日: 2012-04-27
• 公開（公告）號: CN102677645A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 丁烈云;周誠;葉肖偉;王承山;駱漢賓;倪一清;李勇軍;郭譜;徐延召;孫振川
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: E02D1/00
• 分類號: E02D1/00
• 代理公司: 武漢天力專利事務所 42208
• 代理人: 吳曉穎;馮衛平

1.一種用于水平凍結凍土的多場耦合實時感知方法，其特征在于該方法包括以下步驟：

（1）將光纖光柵傳感器固定于鋼管內，采用數控技術對光纖光柵傳感器兩端的固定塊進行加工，并在鋼管和光纖光柵傳感器固定塊上車絲，將光纖光柵傳感器與鋼管用螺栓進行連接，鋼管上的螺栓孔用焊接方法焊死；

（2）將光纜線跳線線纜固定于鋼管內，加工用于固定線纜的鋁制固定塊，線纜穿過固定塊，固定塊與鋼管用螺栓進行連接；

（3）在運至凍土施工現場前對鋼管兩端的線纜端部進行防水保護，帶光纖光柵傳感器的鋼管兩端的光纜線端部用紗布+錫箔紙進行密封保護；帶光纜線跳線的鋼管兩端的線纜端部用紗布+錫箔紙+鋁制線纜槽進行密封保護，鋁制線纜槽卡入用于固定線纜的鋁制固定塊孔洞內；?

（4）植入鋼管及連接光纖光柵傳感器，采用鉆機鉆進的方法將鋼管附帶光纖光柵傳感器分節植入地層中，拆除步驟（3）中所述的光纖光柵傳感器兩端的光纜線端部和光纜線跳線端部的防水保護；將光纖光柵傳感器之間用光纜線跳線進行串聯，其線纜接頭采用紗布+錫箔紙+硅膠的方法進行密封保護，線纜最末端采用硅膠+錫箔紙+塑料套管進行密封保護；在鉆進過程中，第一根采用帶光纖光柵傳感器的鋼管鉆進，之后交替采用僅帶跳線的鋼管和帶光纖光柵傳感器的鋼管鉆進，在第一根鋼管鉆進時，在鋼管前端接第二通道，第二通道由若干鋼管組成，只使用一根線纜，線纜首端與上述第一根鉆進的鋼管內的光纖光柵傳感器相連，其接頭用硅膠+錫箔紙+塑料套管進行密封，線纜末端從每次鉆進的鋼管中穿出，在鋼管尾部盤成線盤塞入鋼管，在下一根鋼管鉆進之前對線纜末端進行防水保護，采用硅膠+錫箔紙+塑料套管進行密封，下一根鋼管鉆進后將在前一根鋼管尾部盤成線盤的線纜解開從鋼管中穿出，之后如此反復埋設好光纖光柵傳感器；

（5）采集監測數據，將光纖光柵傳感器與數據采集裝置連接，對凍土進行溫度、應變實時監測。

2.根據權利要求1所述的用于水平凍結凍土的多場耦合實時感知方法，其特征在于步驟（1）所述的將光纖光柵傳感器固定于鋼管內，具體步驟如下：

第一步，攻絲，采用數控技術加工固定塊，并安裝在光纖光柵傳感器兩端，在固定塊上攻絲，同時在鋼管中間對應光纖光柵傳感器固定塊絲口位置車絲；

第二步，固定，將光纖光柵傳感器伸入鋼管內，固定塊絲口與鋼管絲口對上，并上好螺絲固定；

第三步，焊接，將鋼管上的絲口進行焊接，保證其密封性。

3.根據權利要求1所述的用于水平凍結凍土的多場耦合實時感知方法，其特征在于，步驟（2）所述的將光纜線跳線線纜固定于鋼管內，具體步驟如下：

第一步，固定塊加工，采用數控技術進行固定塊加工，固定塊上下兩面大小比鋼管內徑略小，固定塊中央開孔，孔徑略大于纜線接頭直徑即可；

第二步，攻絲，在鋼管兩端距管口約10cm位置車絲；

第三步，固定，將固定塊伸入鋼管管口，線纜穿過固定塊，固定塊絲口與鋼管絲口對上，并上好螺絲固定；

第四步，焊接，將鋼管上的絲口進行焊接，保證其密封性。

4.根據權利要求1所述的用于水平凍結凍土的多場耦合實時感知方法，其特征在于，步驟（4）所述的植入鋼管及連接光纖光柵傳感器，具體步驟如下：

第一步，將光纖光柵傳感器之間用光纜線跳線進行串聯，其線纜接頭采用紗布+錫箔紙+硅膠的方法進行防水保護；

第二步，上步驟線纜末端采用硅膠+錫箔紙+塑料套管進行密封；在鉆進過程中，第一根采用帶光纖光柵傳感器的鋼管鉆進，之后交替采用僅帶跳線的鋼管和帶光纖光柵傳感器的鋼管鉆進；

第三步，在上述步驟的第一根鋼管鉆進時，在鋼管前端接第二通道，第二通道由若干鋼管組成，只使用一根線纜，線纜首端與上述第一根鉆進的鋼管內的光纖光柵傳感器相連，其接頭用硅膠+錫箔紙+塑料套管進行密封，用鐵絲制作W型卡槽，將線纜卡在卡槽內，然后將卡槽塞入鋼管頭部；鋼管尾部將伸出鋼管的線纜盤成鋼管內徑大小的圓盤，用扎絲固定，并塞入每節鋼管尾部的絲口以內，保證鋼管連接時不會擠壓到線盤；每根鋼管鉆進之前進行線纜防水保護，采用硅膠+錫箔紙+塑料套管進行密封；

第四步，鋼管對接與焊接保護，當末端為帶光纖光柵傳感器的鋼管，光纜接頭對接時應提前對前一根鋼管內的跳線向著擰緊鋼管的反方向反擰約10圈，保證在擰緊鋼管后光纖光柵傳感器線纜順直不扭曲；同時為了保證鋼管對接之后的焊接過程不損壞光纜接頭，在鉆孔過程中必須在鋼管內注水。