[發(fā)明專利]利用光纖光柵位移傳感器測量基巖軸向變形的裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510055882.6
• 申請日: 2015-02-03
• 公開（公告）號: CN104634269B
• 公開（公告）日: 2017-06-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 汪小剛;王萬順;李秀文;葛懷光;孫建會;姜龍;田冬成;許源;賀虎;熊成林;朱趙輝
• 申請（專利權(quán)）人: 中國水利水電科學(xué)研究院;北京中水科工程總公司
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16
• 代理公司: 北京細(xì)軟智谷知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司11471
• 代理人: 王淑玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及地質(zhì)測量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用光纖光柵位移傳感器測量基巖軸向變形的裝置和方法。

背景技術(shù)

在水電工程中，由于巖石的開挖或者工程建(構(gòu))筑物的修建會引起巖石內(nèi)部的應(yīng)力分布變化，從而使巖石發(fā)生壓縮或回彈變形。這種變形對工程安全和穩(wěn)定非常不利，需要測得其量值并采取工程措施來消除。

目前水電工程地下洞室監(jiān)測基巖軸向變形的儀器較少，一般采用滑動測微計(jì)來監(jiān)測軸向位移，滑動測微計(jì)是一種人工測量的進(jìn)口儀器，目前還沒有國內(nèi)廠家能生產(chǎn)。利用滑動測微計(jì)來測量基巖軸向位移，需要在測量部位鉆孔，在孔內(nèi)埋設(shè)定制的測管，測管外套特制銅環(huán)，銅環(huán)需按1000mm間距精確固定，測管連帶銅環(huán)放入預(yù)先鉆好鉆孔內(nèi)后用水泥砂漿回灌密實(shí)，通過滑動測微計(jì)測頭來測量兩個相鄰銅環(huán)間的距離來確定被測孔軸向的位移變化，其量程為±10mm，也就是說兩個銅環(huán)間的距離在990mm-1010mm之間才可以測量。在測量過程中需要用1.5-2.0m長的測桿來下放滑動測微計(jì)測頭，操作需要3-5人才能操作，且無法實(shí)現(xiàn)電測(自動采集)。同時，進(jìn)口儀器價格高昂，推高了工程造價，較難在工程中廣泛應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種利用光纖光柵位移傳感器測量基巖軸向變形的裝置及方法，發(fā)明通過將多支光纖光柵位移傳感器組裝成串，可連續(xù)測得地下洞室基巖軸向壓縮或回彈變形，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：

一種利用光纖光柵位移傳感器測量基巖軸向變形的裝置，

包括光纖光柵位移計(jì)、光纜和信號轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，所述光纖光柵位移計(jì)與所述信號轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)之間通過光纜連接；

所述光纖光柵位移計(jì)順次連接，用以檢測基巖的軸向變形，并將所述變形信號傳遞給光纜；

信號轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)通過光纜與所述光纖光柵位移計(jì)連接，用以接收光纜中的信號并轉(zhuǎn)變?yōu)榭勺x的信息。

優(yōu)選的，所述光線光柵位移計(jì)為帶溫度補(bǔ)償?shù)墓饫w光柵位移計(jì)，所述信號轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)為調(diào)制解調(diào)儀。

進(jìn)一步的，兩相鄰所述光纖光柵位移計(jì)通過內(nèi)法蘭連接，所述內(nèi)法蘭為圓形法蘭，所述內(nèi)法蘭的中心設(shè)有中心安裝孔，第一連接桿的一端固定在兩相鄰內(nèi)法蘭一內(nèi)法蘭的中心安裝孔內(nèi)，所述第一連接桿的另一端固定在所述光纖光柵位移計(jì)的一端，所述光纖光柵位移計(jì)的彈簧管固定連接于不銹鋼測桿，所述不銹鋼測桿的另一端固定連接有第二連接桿，所述第二連接桿的另一端固定連接于兩相鄰的內(nèi)法蘭的另一內(nèi)法蘭的中心孔內(nèi)。

進(jìn)一步的，每一個所述內(nèi)法蘭上均設(shè)有兩個供光纜通過的光纜通過孔，兩個所述光纜通過孔分別為第一光纜通過孔和第二光纜通過孔；

所有所述內(nèi)法蘭的第一光纜通過孔的軸心重合，所有所述內(nèi)法蘭的第二光纜通過孔的軸心重合；

所述光纜沿所述裝置的軸向依次穿過每一個所述第一光纜通過孔并反向折回，依次穿過每一個所述第二光纜通過孔，位于兩個相鄰第一光纜通過孔之間的光纜穿過所述光纖光柵位移傳感器的位移感應(yīng)器。

優(yōu)選的，所述內(nèi)法蘭的形狀為圓柱凸臺，相鄰所述內(nèi)法蘭的周側(cè)套設(shè)有防護(hù)管，用以將光纖光柵位移計(jì)隔離在內(nèi)；

所述防護(hù)管的外側(cè)套設(shè)有外法蘭，所述裝置還包括連接件，所述連接件依次穿過所述外法蘭、所述防護(hù)管并且將所述外法蘭和所述防護(hù)管固定在內(nèi)法蘭上。

優(yōu)選的，本發(fā)明還包括鋼絲；

每一個所述外法蘭上均設(shè)有第一鋼絲通過孔和第二鋼絲通過孔，所有所述第一鋼絲通過孔的軸心重合，所有所述第二鋼絲通過孔的軸心重合，所述鋼絲為兩段，一段所述鋼絲依次穿過所述第一鋼絲通過孔并在兩端打結(jié)，另一段所述鋼絲依次穿過所述第二鋼絲通過孔并在兩端打結(jié)。

進(jìn)一步的，安裝孔底端的的內(nèi)法蘭上固定有圓環(huán)狀的保護(hù)桿，位于安裝孔底端的光纜折彎成與所述保護(hù)桿一致的圓環(huán)狀并且通過扎帶固定在所述保護(hù)桿上。

使用上述利用光纖光柵位移傳感器測量基巖軸向變形的裝置測量基巖的軸向變形的方法，該方法包括如下步驟：

S1、沿基巖的軸向在基巖上開設(shè)安裝孔；

S2、根據(jù)安裝孔的深度將相應(yīng)數(shù)量的位移計(jì)進(jìn)行組裝形成所述裝置；

S3、將組裝完畢的所述裝置裝入安裝孔；

S4、向安裝孔內(nèi)灌入漿液，漿液硬化后將所述位移感應(yīng)機(jī)構(gòu)與基巖結(jié)合成一體。

優(yōu)選的，步驟S4中的漿液為水泥漿液。

本發(fā)明的有益效果為：