[發(fā)明專利]一種水工結構變形分布式光纖監(jiān)測裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410784038.2
• 申請日: 2015-08-03
• 公開（公告）號: CN104501732A
• 公開（公告）日: 2015-07-29
• 發(fā)明（設計）人: 蘇懷智;楊孟;李皓;李星;歐斌
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 李曉靜

1.一種水工結構變形分布式光纖監(jiān)測裝置，其特征在于：包括通底豎井，所述通底豎井內安裝有變位臺，變位臺上的兩側對稱的安裝有鉆頭驅動裝置，鉆頭驅動裝置與錐形鉆頭連接；變位臺兩側的鉆頭驅動裝置分別與升降繩連接，升降繩纏繞在收線盤上，收線盤安裝在齒輪軸上，齒輪軸上的齒輪與轉動齒輪嚙合，轉動齒輪由電機驅動；變位臺中部與一對對稱安裝的彈簧的一端連接，彈簧的另一端與豎向測尺鉸接，豎向測尺穿過刻度臺，刻度臺位于設置在通底豎井上的橫梁上，兩個彈簧之間設有光纖掛桶，光纖掛桶的底端與變位臺連接，光纖掛桶內安裝有波狀回路光纖，波狀回路光纖上設有光纖扣，波狀回路光纖的輸入端安裝有光波發(fā)射器，波狀回路光纖的輸出端安裝有光波采集器。

2.根據權利要求1所述的水工結構變形分布式光纖監(jiān)測裝置，其特征在于：所述升降繩上設有刻度。

3.根據權利要求1所述的水工結構變形分布式光纖監(jiān)測裝置，其特征在于：所述通底豎井的上端面設有水平儀。

4.根據權利要求1所述的水工結構變形分布式光纖監(jiān)測裝置，其特征在于：所述變位臺的下方設有護底凸臺。

5.根據權利要求1所述的水工結構變形分布式光纖監(jiān)測裝置，其特征在于：所述變位臺下方設有壓縮彈簧。

6.一種水工結構變形分布式光纖監(jiān)測裝置的監(jiān)測方法，其特征在于，包括以下步驟：

第1步，空載下，升降繩完全松開，將變位臺及其所承載的部件放松到通底豎井的最底端，讓護底凸臺接觸到通底豎井的底面，測試拉壓彈簧及豎向測尺的工作狀態(tài)，用光波發(fā)射器、光波采集器監(jiān)測波狀回路光纖工作性態(tài)，待上述工序完成之后，未發(fā)現異常情況下，將各部件恢復到原初始位置；

第2步，在土石結合區(qū)域中，開挖與通底豎井形狀結構類似的凹槽，通過水平儀調整通底豎井與土石結合區(qū)域間的平衡，然后電機驅動升降繩下放錐形鉆頭、變位臺及護底凸臺，在下降到指定位置后，通過查看升降繩上的刻度，使得變位臺兩邊升降繩的長度一樣長，使變位臺、錐形鉆頭處于水平平衡位置，將事先安裝好的拉壓彈簧與刻度臺上的豎向測尺鉸接，將已經安裝到光纖掛桶的波狀回路光纖引出到光波發(fā)射器及光波采集器處；

第3步，通過鉆頭驅動裝置推動錐形鉆頭從通底豎井穿出，最終將錐形鉆頭不斷深入通底豎井周圍的土石結合區(qū)域內；

第4步，當一側的拉壓彈簧受到從該側錐形鉆頭所傳遞的對應側的沉降荷載時，對應側豎向測尺監(jiān)測到的該側沉降變形量值為d₁，同時，當另一側拉壓彈簧受到從與其對應側錐形鉆頭所傳遞的相應側的沉降荷載時，相應的豎向測尺所監(jiān)測到該側的沉降變形量值為d₂，兩側的拉壓彈簧之間的距離標為L，變形較小一側的拉壓彈簧與待測點Q的距離為M，則Q處的沉降量值為δ_Q＝d₂+(d₁-d₂)M/L，位于中間位置處C點的沉降變形量值為δ_C^K＝(d₁+d₂)/2)，基于波狀回路光纖所發(fā)生的瑞利散射和菲涅爾反射、布里淵散射等光信息的變化，監(jiān)測到此刻變形量值為δ_C^O，初始變形量值為δ_CI^O，則對于同一中間位置所監(jiān)測沉降差值的絕對值為為構建土石結合區(qū)域不均勻沉降的計算公式，定義不均勻沉降參量ω，且ω的表達式定義為基于本監(jiān)測裝置工作原理及上述推導，待測點Q處的最終沉降計算公式為δQF=(d2+(d1-d2)ML)+((d1-d2)ML*|(δCO-δCIO)-(d1+d2)2|/δCO).]]>